Il progetto suggerito dall' Unità di Ricerca dell'Università di Ferrara riguarda lo studio e lo sviluppo di uno schema di controllo "attivo" tollerante ai guasti, ottenuto integrando un modulo per la rilevazione e la diagnosi dei guasti con un modulo di riconfigurazione del controllore. La metodologia si basa su una procedura di diagnosi dei guasti che utilizza filtri adattativi progettati mediante un approccio non lineare, e su un meccanismo di riconfigurazione del controllore ottenuto aggiungendo un ulteriore anello di controllo a quello esistente, che dipende dalla stima effettuata in linea del segnale di guasto stesso. Uno dei vantaggi principali di questa strategia consiste, ad esempio, nel non dover utilizzare controllori basati su logiche a commutazione o di non dover modificare la legge di controllo e di guida precedentemente implementata. La caratteristica principale dello schema di controllo tollerante ai guasti è quindi quella di utilizzare la stima e l'identificazione del segnale di guasto per poter correggere i segnali misurati prima che vengano utilizzati dal regolatore. Con il progetto proposto dall'Unità di Ricerca dell'Università di Ferrara verranno mostrate le potenzialità di questo schema di controllo tollerante al guasto, che risulterà in grado di gestire situazioni anomale senza la necessità di riconfigurare la struttura complessiva del regolatore utilizzato. In genere, lo schema di regolazione utilizzato per questo tipo di applicazioni è rappresentato da un sistema di navigazione, guida, e controllo. Si dimostrerà inoltre che, a differenza di un metodo di controllo "passivo" tollerante ai guasti, la strategia "attiva" suggerita con questo progetto di ricerca consente di mantenere le prestazioni del sistema anche con guasti significativi sugli attuatori o sui sensori. È possibile ottenere questa proprietà dal momento che i segnali di guasto sono identificati dal modulo di rilevamento e diagnosi senza ritardo apprezzabile e con accuratezza molto buona. Questo schema di controllo tollerante ai guasti sarà quindi applicato ad un simulatore di volo, in grado di proporre diverse condizioni di funzionamento, in presenza di possibili malfunzionamenti degli attuatori e sensori, e tenendo conto di turbolenze, rumore di misura ed errori di modello. I risultati preliminari ottenuti in simulazione del modello non lineare dell'aeroplano dimostrano che lo schema di controllo proposto permette di preservare la qualità del volo, la reiezione asintotica del guasto e il mantenimento degli obiettivi di controllo anche in presenza di guasti sugli attuatori Infine, la strategia integrata di controllo tollerante ai guasti applicata al simulatore di volo verrà analizzata in presenza di errori di modello e di misura, al fine di valutarne le proprietà di robustezza e affidabilità. Successivamente, sarà validata l'efficacia dell'approccio proposto utilizzando un "dimostratore tecnologico" di aereo non pilotato per uso civile (CUAV), fornito dall'unità di Bologna ed allestito in collaborazione anche con le altre Unità di Ricerca per l'implementazione e l'attuazione reale delle condizioni di guasto.
Progetto di un Sistema Integrato di Diagnosi e di Controllo Tollerante ai Guasti per Aeroplani non Pilotati di Uso Civile (CUAV)
SIMANI, Silvio
2009
Abstract
Il progetto suggerito dall' Unità di Ricerca dell'Università di Ferrara riguarda lo studio e lo sviluppo di uno schema di controllo "attivo" tollerante ai guasti, ottenuto integrando un modulo per la rilevazione e la diagnosi dei guasti con un modulo di riconfigurazione del controllore. La metodologia si basa su una procedura di diagnosi dei guasti che utilizza filtri adattativi progettati mediante un approccio non lineare, e su un meccanismo di riconfigurazione del controllore ottenuto aggiungendo un ulteriore anello di controllo a quello esistente, che dipende dalla stima effettuata in linea del segnale di guasto stesso. Uno dei vantaggi principali di questa strategia consiste, ad esempio, nel non dover utilizzare controllori basati su logiche a commutazione o di non dover modificare la legge di controllo e di guida precedentemente implementata. La caratteristica principale dello schema di controllo tollerante ai guasti è quindi quella di utilizzare la stima e l'identificazione del segnale di guasto per poter correggere i segnali misurati prima che vengano utilizzati dal regolatore. Con il progetto proposto dall'Unità di Ricerca dell'Università di Ferrara verranno mostrate le potenzialità di questo schema di controllo tollerante al guasto, che risulterà in grado di gestire situazioni anomale senza la necessità di riconfigurare la struttura complessiva del regolatore utilizzato. In genere, lo schema di regolazione utilizzato per questo tipo di applicazioni è rappresentato da un sistema di navigazione, guida, e controllo. Si dimostrerà inoltre che, a differenza di un metodo di controllo "passivo" tollerante ai guasti, la strategia "attiva" suggerita con questo progetto di ricerca consente di mantenere le prestazioni del sistema anche con guasti significativi sugli attuatori o sui sensori. È possibile ottenere questa proprietà dal momento che i segnali di guasto sono identificati dal modulo di rilevamento e diagnosi senza ritardo apprezzabile e con accuratezza molto buona. Questo schema di controllo tollerante ai guasti sarà quindi applicato ad un simulatore di volo, in grado di proporre diverse condizioni di funzionamento, in presenza di possibili malfunzionamenti degli attuatori e sensori, e tenendo conto di turbolenze, rumore di misura ed errori di modello. I risultati preliminari ottenuti in simulazione del modello non lineare dell'aeroplano dimostrano che lo schema di controllo proposto permette di preservare la qualità del volo, la reiezione asintotica del guasto e il mantenimento degli obiettivi di controllo anche in presenza di guasti sugli attuatori Infine, la strategia integrata di controllo tollerante ai guasti applicata al simulatore di volo verrà analizzata in presenza di errori di modello e di misura, al fine di valutarne le proprietà di robustezza e affidabilità. Successivamente, sarà validata l'efficacia dell'approccio proposto utilizzando un "dimostratore tecnologico" di aereo non pilotato per uso civile (CUAV), fornito dall'unità di Bologna ed allestito in collaborazione anche con le altre Unità di Ricerca per l'implementazione e l'attuazione reale delle condizioni di guasto.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
