Controlo ótimo da atitude de um helicóptero com falha de atuadores - Baptista, Marta Pereira (2015)
O controlo de helicópteros tem vindo a adquirir nas últimas décadas maior visibilidade por ser uma tarefa de elevada dificuldade. Esta dificuldade relaciona-se com a tendência do helicóptero para a instabilidade. Para aumentar a estabilidade dinâmica existem dois fatores de grande influência: as qualidades de voo e a ausência de falhas nos atuadores e é neles que esta dissertação se irá focar. Garantir boas qualidades de voo é um objetivo e uma necessidade constante em todas as fases de voo pois desta forma a estabilidade da aeronave é assegurada. Outra necessidade constante e mais evidente é evitar a ocorrência de falhas. O presente trabalho visa então o desenvolvimento de um método de controlo capaz de estabilizar o sistema de modo ótimo e robusto mantendo as qualidades de voo no nível desejado mesmo na presença de falhas nos atuadores. A Alocação de Polos pelo método de Ackermann e o método de controlo LQR (Regulador Linear Quadrático) formam a base para toda a modelação do controlo ótimo desenvolvido. O método de Ackermann por garantir as qualidades de voo desejadas e o LQR por garantir um desempenho ótimo e robusto ao sistema. A união dos dois métodos, pelas suas vantagens individuais, permitiram chegar ao algoritmo pretendido. A estabilidade dinâmica do helicóptero compreende um conjunto de modos naturais onde o controlador tem dificuldade em manter as qualidades de voo e foi em cada um desses modos que se testou o método proposto. Simularam-se se comparam-se as respostas obtidas pelo método de Ackermann com as do algoritmo proposto. Essas respostas envolvem a simulação da atitude para cada modo de voo, a avaliação das respetivas qualidades de voo, o custo de ambos os métodos e as respostas de controlo e de estado face à presença das falhas. Perante os resultados obtidos, constatou-se que ambos os métodos têm a capacidade de impor as qualidades de voo e estabilizar o sistema mesmo na presença de falhas. Porém o algoritmo proposto apresenta sempre melhores resultados, quer a estabilizar o sistema de forma mais rápida quer pelo facto de apresentar um menor custo e portanto o objetivo é cumprido.