Original title: Návrh autopilota a letových řídících módů v prostředí Simulink
Translated title: Development of Autopilot and Flight Director Modes inside a Simulink Environment
Authors: Novák, Jiří ; Matoušek, Radomil (referee) ; Nechvátal, Luděk (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato diplomová práce je zaměřena na vývoj simulačního prostředí v Matlab/Simulink zvoleného letadla ve známém letovém režimu. Pozice a orientace letadla pohybujícího se ve vzduchu je popsána pohybovými rovnicemi se šesti stup\v{n}i volnosti. Soustava translačních, rotačních a kinematických rovnic tvoří soustavu devíti nelineárních diferenciálních rovnic prvního řádu. Tyto rovnice lze linearizovat okolo nějakého rovnovážného stavu, který budeme nazývat letovým režimem. Součástí simulačního prostředí je řídící systém letadla založený na PID regulaci. Základem je návrh autopilota, který řídí úhel podélného sklonu a úhel příčného náklonu. Součástí návrhu jsou takzvané „flight director\textquotedblright \phantom{s}m\'{o}dy jako udržení výšky, volba kursu, regulace vertikální rychlosti, změna výšky, zachycení požadované výšky a navigační m\'{o}d založený na nelineárním navigačním zákonu. Optimalizace regulátorů za použití PSO algoritmu a Pareto optimalitě je využita pro nastavení parametrů PID regulátoru. Simulační prostředí je vizualizováno v softwaru FlightGear. This thesis is focused on the development of a simulation environment in Matlab/Simulink for a selected aircraft. The position and orientation of the aircraft moving in the air is described by six-degrees-of-freedom equations of motion. The system of translational, rotational and kinematic equations forms a set of nine nonlinear first order differential equations. These equations can be linearized around an equilibrium point referred to as a steady--state flight condition. The simulation environment contains a developed flight control system based on PID controllers. A basic autopilot is capable of holding pitch attitude and roll angle. Flight director modes including altitude hold, heading select, vertical speed mode, flight level change mode, altitude capture mode and navigational mode based on a nonlinear guidance law are presented. A Pareto optimality based optimization tuning process is developed to optimally tune the regulators. The simulation is graphically represented in FlightGear open source software.
Keywords: autopilot; flight director; letový řídicí systém; nelineární zákon navádění; optimalizace hejnem částic; Pareto optimalita; PID řízení; podélný pohyb; pohybové rovnice; příčný pohyb; ustálený stav; waypoint navigace; autopilot; equations of motion; flight control system; flight director; lateral-directional motion; longitudinal motion; nonlinear guidance law; Pareto optimality; particle swarm optimization; PID control; trimmed state; waypoint navigation

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/191824

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-416616


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses