• Attuatore idraulico
• Controllo robusto
• Fly By Wire
• Flyg

Il presente lavoro di tesi è parte integrante di un progetto di ricerca più generale denominato: “ Sviluppo di un sistema di controllo Fly-By-Wire (FBW) dei comandi primari di volo con attuazione idraulica“, cui prendono parte il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università di Pisa (DIA) e la società Teleavio S.r.l. di Genova.
I sistemi di comandi di volo (Flight Control System - FCS) di moderni velivoli FBW sono caratterizzati da alto grado di complessità legata al progetto ed alla verifica delle prestazioni in diverse condizioni operative e da una imprescindibile interazione tra i vari componenti hardware e il software che gestisce il FCS. Da ciò nasce l’esigenza di ricorrere a metodi di simulazione numerica Real-Time/Hardware-In-The-Loop dell’intero sistema di comandi di volo. In questo contesto è stato allestito, presso i laboratori del DIA, un sistema di simulazione composto da un attuatore servoidraulico, attualmente unico elemento Hardware-In-The-Loop, impiegato nella movimentazione della superficie dello stabilizzatore orizzontale di coda del velivolo Aermacchi M346 e da un banco idraulico per la simulazione dei carichi aerodinamici e per l’alimentazione dell’attuatore. Tutti gli altri componenti del FCS non sono presenti fisicamente ma vengono simulati via software.
Nel corso di precedenti attività di tesi sono stati sviluppati e convalidati modelli per la simulazione degli attuatori servoidraulici fault-tolerant, della servovalvola regolatrice di pressione, dell’accumulatore, dei carichi aerodinamici e dell’interfaccia del sistema di simulazione col pilota umano.
Scopo di questo lavoro è la realizzazione di un modello della dinamica completa del banco idraulico che permetta la simulazione Real-Time del sistema e la realizzazione di un controllo robusto che permetta il raggiungimento delle prestazioni richieste.
La fase iniziale del lavoro ha fornito la caratterizzazione della dinamica della servovalvola dell’ attuatore velivolo, ricavata da una campagna di prove effettuate sull’hardware a disposizione, e la dinamica relativa all’attuatore velivolo in condizioni normal-operative, ricavata in parte mediante test su hardware e in parte con simulazioni sui modelli sviluppati in ambiente Matlab-Simulink®. E’ stato poi sviluppato un modello lineare del martinetto di carico utilizzato nella simulazione dei momenti di cerniera e un modello lineare della dinamica dei componenti strutturali del banco.
I moderni attuatori impiegati su superfici di controllo primarie in grado di raggiungere alte prestazioni, sono caratterizzati da rigidezze idrauliche molto elevate, paragonabili alla rigidezza dei loro attacchi. In questa ottica, parte del lavoro è stata dedicata alla misura sperimentale delle rigidezze degli attacchi degli attuatori e di altre parti strutturali del banco.
Nella parte finale del lavoro è stata sviluppata una logica di controllo in ciclo chiuso sul valore del carico aerodinamico simulato sull’attuatore velivolo. Il modello del banco realizzato è un sistema di tipo incerto, in quanto caratterizzato da parametri che variano in un range di valori a seconda delle condizioni operative. E’ stato quindi necessario il ricorso al Robust Control Toolbox di Matlab per la sintesi di un controllore di tipo robusto in grado di assicurare la stabilità e le prestazioni del sistema per qualsiasi combinazione dei valori dei parametri.