Aeroelasztikus pilóta nélküli repülőgép grid alapú és politópikus LPV modellezése parametrikus kormányfelület tervezéssel

A jövő repülőgépeinél egyre nagyobb fontosságú az üzemanyag fogyasztás és a káros anyag kibocsátás csökkentése. Ez többek között a struktúrális tömeg csökkentésével és a szárny fesztavolságának növelésével érhető el, melynek következtében azoban a repülőgép aeroelasztikus viselkedese felerősödik. Ezen kívül a szabályozás tervezés is nagyobb kihívást jelent flexibilis repülőgépek esetén, mivel az elasztikus lengések és a merevtest dinamika között csatolás jön létre, melynek hatására olyan aeroelasztikus jelenségek következnek be, mint például a flatter. A klasszikus repülőgéptervezési folyamat csak kis mértékben veszi figyelembe a szabályozás tervezés lehetőségeit, ez pedig a kormányfelület méretezés és a szabályozástechnikai törvények között létrejövő kapcsolat eredménytelenségét is okozhatja. Ehelyett egy új módszert, a parametrikus kormányfelület tervezést, azaz a co-design-t alkalmazhatjuk, amely már a repülőgéptervezés korai szakaszában együttesen optimalizálja a szabályozást és a repülőgép szerkezetének kiválasztott paramétereit. Ehhez egy változó paraméterű dinamikai modellsorozatra van szükség, amelyhez jelen esetben a kormánfelület méretei a kiválasztott paraméterek. Egy flexibilis repülőgép dinamikája egy az aerodinamikai, struktúrális dinamikai és merev test dinamikai kölcsönhatásokat magába foglaló aeroelasztikus modellel reprezentálható.

Az aeroelasztikus modellből egy grid alapú és egy TP típusú politópikus lineáris változó paraméterű (LPV) rendszer építhető fel, amely jol bevált kezelesi modja az aeroelasztikus modellek szabályozásának tervezesere. Ezek a modellek a kormányfelület méretezés és a baseline/flatter szabályozó együttes optimálásának alapjául szolgálhatnak. A flatter szabályozó célja az elasztikus módusok stabilizálása, illetve a repülési burkológörbe kiszélesítése. Grid alapú LPV modellek a nemlineáris modell különböző egyensúlyi pontjaiban történő linearizálásával hozhatók létre. Ebben az esetben a rendszer egy álapottér reprezentációkból álló tömbben található, amely lineáris időinvariáns (LTI) modellekből épül fel. Grid alapú modellezés esetén a tömb sűrűségének megválasztása kihívást jelent, mivel a sűrűség az LPV rendszer dinamikájának reprezentációjának megfelelőségét befolyásolja. A TP típusú politópikus reprezentáció TP modell transzformációval hozható létre. Egy egy numerikus módszer, melynek alapja a higher order singular value decomposition (HOSVD) és különböző konvex reprezentációkat generál az LPV rendszerekhez.

Ez a dolgozat a Mini MUTT csupaszárny repülőgép co-design problémájának megoldásához szükséges különböző geometriájú modellek létrehozásának bemutatásával foglalkozik. Ezen kívül a teljes rendszer felépítéséhez szükséges különböző alrendszerek létrehozásához alkalmazott eszközöket és folyamatokat is bemutatja. A kapott LPV modellek vizsgálata különböző numerikus szimulációkkal zajlik, például a gain scheduled baseline szabályozó segítségével.

szerző

• 
  Mocsányi Réka Dóra
  Járműmérnöki
  mesterképzés (MA/MSc), nappali

konzulens

• 
  Dr. Takarics Béla
  óraadó, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék

helyezés