CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice1032I
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| DINAMICA DEL VOLO II | ING-IND/03 | LEZIONI | 60 |
|
Il corso intende fornire allo studente le nozioni essenziali relative al comportamento dinamico del velivolo rigido, ad ala fissa, attraverso l'esame delle risposte ai comandi del pilota ed ai disturbi atmosferici. Dette risposte vengono studiate per via analitica e numerica, correlandone le caratteristiche con i parametri architetturali del velivolo e con le condizioni di volo. Un obiettivo chiave è quello di familiarizzare lo studente con i problemi legati alle qualità di volo ed alle interazioni-uomo macchina, nonché allo sviluppo di modelli che descrivono il pilota unamo. Il corso è il naturale completamento di Dinamica del Volo I. L'obiettivo fondamentale è il consolidamento delle conoscenze sugli strumenti fondamentali teorici e numerici per l'analisi della dinamica dei sistemi lineari e la sintesi dei sistemi di controllo di tipo SAS e AUTOPILOTA.
The course aims at giving the students the essential notions concerning the dynamic behaviour of fixed wing rigid airplanes through the analysis of the response to the commands of the pilot and to atmospheric disturbances. These responses are studied with analytical and numerical methods, and their characteristics are also correlated to the architectural parameters of the airplane and the flight conditions. A key objective of the course consists in familiarising the students with the problems related to flying qualities and human-machine interactions, and with the applicable design rules and criteria. This course is the natural completion of Flight Dynamics I. The fundamental objective is the consolidation of the knowledge on basic methods and tools for analysing the dynamics of linear systems and the synthesis of automatic control systems (SAS and Autopilots).
Esame finale orale.
L'esame consiste in un colloquio della durata di circa un'ora. Una prima domanda riguarda la discussione di un progetto assegnato durante il corso riguardante la sintesi di un sistema di controllo del volo sviluppato in ambiente Matlab/Simulink. Una seconda domanda riguarda un problema di controllo automatico applicato al modello linearizzato del velivolo.
Final oral exam.
The exam consists of an interview lasting about an hour. A first question relates to the analysis of a project to be developed by the student during the course. This project is about a flight control system that must be defined and simulated by means of Matlab/Simulink. A second question concerns an automatic control problem applied to the linearized model of the aircraft.
Capacità di impiego degli strumenti software disponibili nell'ambiente Matlab e Simulink per:
- simulazione numerica della risposta dinamica di sistemi lineari e non lineari
- analisi di sistemi lineari e sintesi di sistemi di controllo automatici
Ability in using the Software tools available in the Matlab and Simulink environment for:
- numerical simulation of the dynamic response of linear and non-linear systems
- analysis of linear systems and the synthesis of automatic control systems
Prova pratica per la verifica della capacità di utilizzare gli strumenti software disponibili in ambiente Matlab e Simulink. La prova tipicamente consiste nel progetto di un sistema di controllo applicato al modello linearizzato della dinamica del velivolo rigido.
Practical demonstration to verify the ability to use the software tools available in Matlab and Simulink environment. The test usually consists in the design of a control system applied to the linearized model of the dynamic of the rigid aircraft.
Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di discutere i contenuti del corso utilizzando una terminologia appropriata e di affrontare problemi di dinamica e controllo del volo con maturità e rigore metodologico.
Lo studente dovrà dimostrare di conoscere gli strumenti software utilizzati nell'ambito del corso e di comprenderne le potenzialità, i limiti e gli ambiti di applicazione.
The student must demonstrate that he / she is able to discuss the course contents using appropriate terminology and to tackle problems of flight dynamics and control with maturity and methodological rigor.
The student must demonstrate that he / she knows the software tools used in the course and understands the potential, the limits and the areas of application of such tools.
Discussione durante l'esame orale.
Discussion during the oral exam.
Per frequentare il corso è necessario avere sostenuto l'esame di Dinamica del Volo I
To attend the course it is necessary to have previously passed the course of Flight Dynamics I
Il corso si tiene in lingua italiana.
Il corso è costituito da 60 ore di:
- Lezioni teoriche (60%)
- Esercitazioni pratiche nel laboratorio informatico (40%)
La frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è altamente consigliata.
The course is held in Italian.
It consists of 60 hours of:
- Face-to-face lessons (60%)
- Practical exercises in the computer lab (40%)
The attendance of lectures and exercises is highly recommended.
IN SINTESI
Gli argomenti includono: valutazione delle qualità di volo; metodi classici per il progetto di sistemi di controllo automatico del volo per la realizzazione di funzioni di tipo autopilota e aumento di stabilità. Definizione dei modelli di comportamento del pilota umano.
Il corso prevede l'uso di strumenti software per la simulazione numerica di sistemi dinamici e per l'analisi e la sintesi di sistemi di controllo automatici. Tali strumenti sono insegnati nel laboratorio informatico.
PROGRAMMA DETTAGLIATO
Qualita' di volo (5 ore)
Introduzione alle qualità di volo e note storiche: requisiti sui poli ed importanza degli zeri. Requisiti regolamentari: norme MIL F 8785C, serie MIL 1779 e classificazione dei requisiti.
Il controllo automatico del velivolo (25 ore)
Sistemi di controllo automatico di tipo SAS e autopilota. Indici delle prestazioni e criteri di chiusura. Sensori ed attuatori e loro modellizzazione.
Retroazione sull'equilibratore delle seguenti variabili: angolo e velocità di beccheggio, errore di velocità, angolo di incidenza, accelerazione normale, quota. Esame delle conseguenti modificazioni del comportamento dinamico del velivolo.
Controllo dell'angolo di assetto, della quota, della velocità e della pendenza della traiettoria.
Retroazione sull'alettone delle seguenti variabili: angolo e velocità angolare di rollio, angolo di derapata. Retroazione sul comando di timone di direzione delle seguenti variabili: angolo di rotta, velocità angolare di imbardata, angolo di derapata, accelerazione laterale. Esame delle conseguenti modificazioni del comportamento dinamico del velivolo. Controllo dell'angolo di rollio. Coordinatore di virata.
Pilota umano (5 ore)
Caratteristiche di controllo del pilota umano. Modello di crossover. Implicazioni del modello di pilota umano sulle qualità di volo.
Esercitazioni in aula informatica
Progetto di sistemi di controllo automatico di tipo SAS e autopilota applicati alla dinamica linearizzata del velivolo rigido (25 ore)
SUMMARY
Topics include: flying qualities assessment; classical methods for closed-loop flight control systems design for stability augmentation Systems and autopilots. Behaviour of Human pilot and related models.
The course includes the use of software tools for the numerical simulation of dynamic systems, and for the analysis and synthesis of automatic control systems. Such tools are taught in the computer laboratory.
DETAILED SCHEDULE
Flying qualities (5 hours)
Introduction to flying qualities and historical notes: requirements on poles and importance of zeros. Regulatory requirements: MIL F 8785C, MIL 1779 series and classification of requirements.
Automatic control of the aircraft (25 hours)
Automatic control systems of SAS and autopilot type. Performance indicators and design criteria. Sensors and actuators and their modeling.
Feedback on the elevator of the following variables: angle and pitching speed, speed error, angle of incidence, normal acceleration, altitude. Examination of the consequent modifications of the dynamic behavior of the aircraft. Control of attitude angle, altitude, speed and slope of the trajectory.
Feedback on the aileron of the following variables: angle and angular rolling speed, drift angle. Feedback on the rudder of the following variables: heading angle, angular yaw rate, drift angle, lateral acceleration. Examination of the consequent modifications of the dynamic behavior of the aircraft. Rolling angle control. Turn coordinator.
Human pilot (5 hours)
Control characteristics of a human pilot. Crossover model.Implications of the human pilot model on aircraft flying qualities.
Computer lab exercises
Design of automatic control systems of the SAS and autopilot type applied to the linearized dynamics of the rigid aircraft (25 hours)
Il materiale di studio è fornito dall'insegnante sotto forma di dispense e copie di lucidi utilizzati durante le lezioni.
Il testo di approfondimento raccomandato è:
- D. Mc Ruer, I. Ashkenas, D.Graham "Aircraft Dynamics and Automatic Control" Princeton University Press 1973.
Possibili letture di approfondimento sono:
- J.H.Blakelock "Automatic Control of Aircraft and Missiles" J.Wiley & S., 1991
- B. L. Stevens, F. L. Lewis "Aircraft Control and Simulation" Wiley, 1992
- G. Mengali "Elementi di Dinamica del Volo con Matlab" Ed. ETS, Pisa 2003
- M.V. Cook "Flight Dynamics Principles" Elsevier Ltd 2007
The study materials are provided by the teacher in the form of handouts and copies of transparencies used during the lessons.
The recommended in-depth text is:
- D. Mc Ruer, I. Ashkenas, D.Graham "Aircraft Dynamics and Automatic Control" Princeton University Press 1973.
Possible further readings are:
- J.H.Blakelock "Automatic Control of Aircraft and Missiles" J.Wiley & S., 1991
- B. L. Stevens, F. L. Lewis "Aircraft Control and Simulation" Wiley, 1992
- G. Mengali "Elementi di Dinamica del Volo con Matlab" Ed. ETS, Pisa 2003
- M.V. Cook "Flight Dynamics Principles" Elsevier Ltd 2007
Gli studenti che non frequentano possono scaricare il materiale di studio dal sito web del corso:
http://elearn.ing.unipi.it
Home ► Anno Accademico 2023/2024
► Corsi di Laurea Specialistica/Magistrale
► Ingegneria Aerospaziale
► Dinamica del Volo II 2023/2024
Link diretto:
https://elearn.ing.unipi.it/course/view.php?id=3162
(è richiesta la registrazione preventiva)
Students who do not attend the lectures can download the study material from the course website:
http://elearn.ing.unipi.it
Home ► Anno Accademico 2023/2024
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► Ingegneria Aerospaziale
► Dinamica del Volo 2023/2024
Short link :
https://elearn.ing.unipi.it/course/view.php?id=3162
(prior user registration required)
L'esame consiste in una discussione del progetto assegnato durante il corso ed in un colloquio della durata di circa un'ora.
(vedere più sopra "Modalità di verifica delle conoscenze" e "Modalità di verifica delle capacità")
The exam consists of an analysis of the project developed by the student and in an oral interview lasting about one hour.
(See "Assessment criteria of knowledge" and "Assessment criteria of skills" above)