Estudo detalhado do regulador integrativo universal e comparação com outras técnicas de controle.

Abstract

O controle de aeronaves atualmente tem-se tornado uma tarefa desafiadora devido às não linearidades e incertezas envolvidas na sua dinâmica. Técnicas de controle linear têm sido aplicadas com sucesso demonstrando simplicidade e confiabilidade, mas, dependendo da linearização local da dinâmica e escalonamento de ganhos, por outro lado, estudos realizados em técnicas de controle não linear prometem extrair maior desempenho dos controladores, contornar algumas deficiências de técnicas lineares e eliminar a dependência do escalonamento de ganhos. Esta tese aborda o estudo, aplicação e implementação numérica da técnica de controle não linear Regulador Integrativo Universal (RIU), esta técnica surgiu como uma das soluções para reduzir o fenômeno de chattering e melhorar a resposta transiente em sistemas controlados com técnicas baseadas em Controle por Estrutura Variável (VSC). Neste trabalho, desenvolveram-se controladores lineares e não lineares a fim de comparar seu desempenho com o RIU, posteriormente, formulou-se e resolveu-se o problema de rastreabilidade de uma aeronave tipo caça (Mirage III) através do desenvolvimento do projeto analítico do RIU e simulações numéricas permitiram demonstrar o desempenho do mesmo. Outros sistemas não lineares como um quadrirotor e o pêndulo invertido também serviram de plataforma para mostrar de maneira detalhada o processo de implementação desta técnica de controle. Dentre as principais contribuições do trabalho destacam-se o tratamento das equações da dinâmica da aeronave para aplicação do RIU, o nível de detalhe do projeto do controlador RIU e o estudo de estabilidade da lei de controle. Demonstração de estabilidade analítica e cálculo teórico dos parâmetros do controlador fazem parte do desenvolvimento do trabalho. Os resultados obtidos demonstram a funcionalidade do projeto analítico utilizado e múltiplas simulações numéricas permitiram verificar, para o caso analisado, a superioridade do RIU quando comparado com outras técnicas tanto lineares como o Regulador Linear Quadrático (LQR) quanto não lineares como a Inversão Dinâmica não Linear (NDI), também implementadas nesta tese como técnicas de comparação. O RIU demonstrou robustez e precisão, mostrando-se como uma técnica promissória para ser implementada em trabalhos futuros.