Control Tolerante a Fallos de un Ala Flexible Experimental
Autores: Ossmann, Daniel; Pusch, Manuel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Control Tolerante a Fallos de un Ala Flexible Experimental
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Técnicas de control activas
Desarrollos de aeronaves
Tolerante a fallos
Alivio de cargas por ráfagas
Túnel de viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Las técnicas de control activo son un factor clave en los desarrollos de aeronaves actuales para reducir las cargas estructurales y, por lo tanto, permitir diseños de aeronaves altamente eficientes. Asimismo, aumentar la autonomía de los sistemas de aeronaves tiene como objetivo mantener el más alto grado de rendimiento operativo también en escenarios de fallos. Motivado por estos dos aspectos, este artículo describe el diseño y la validación de un sistema de control de alivio de cargas por ráfagas tolerante a fallos en un ala flexible en un túnel de viento. El controlador de alivio de cargas por ráfagas de referencia aísla y amortigua el primer modo de flexión del ala débilmente amortiguado. El aislamiento del modo se realiza mediante una mezcla óptima de entradas de control y salidas de medición, lo que permite el diseño de un controlador simple de entrada única y salida única para amortiguar activamente el modo. Para manejar fallos en los actuadores, se implementa un esquema de asignación de control basado en programación cuadrática, que distribuye la energía de control requerida a las superficies de control disponibles restantes. La asignación de control se activa en escenarios de fallos mediante un esquema de detección de fallos desarrollado para monitorear los actuadores utilizando técnicas de diseño de filtros basadas en el espacio nulo. Finalmente, el esquema de control tolerante a fallos se verifica mediante experimentos en túnel de viento.
Descripción
Las técnicas de control activo son un factor clave en los desarrollos de aeronaves actuales para reducir las cargas estructurales y, por lo tanto, permitir diseños de aeronaves altamente eficientes. Asimismo, aumentar la autonomía de los sistemas de aeronaves tiene como objetivo mantener el más alto grado de rendimiento operativo también en escenarios de fallos. Motivado por estos dos aspectos, este artículo describe el diseño y la validación de un sistema de control de alivio de cargas por ráfagas tolerante a fallos en un ala flexible en un túnel de viento. El controlador de alivio de cargas por ráfagas de referencia aísla y amortigua el primer modo de flexión del ala débilmente amortiguado. El aislamiento del modo se realiza mediante una mezcla óptima de entradas de control y salidas de medición, lo que permite el diseño de un controlador simple de entrada única y salida única para amortiguar activamente el modo. Para manejar fallos en los actuadores, se implementa un esquema de asignación de control basado en programación cuadrática, que distribuye la energía de control requerida a las superficies de control disponibles restantes. La asignación de control se activa en escenarios de fallos mediante un esquema de detección de fallos desarrollado para monitorear los actuadores utilizando técnicas de diseño de filtros basadas en el espacio nulo. Finalmente, el esquema de control tolerante a fallos se verifica mediante experimentos en túnel de viento.