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    Massimiliano MATTEI

    Insegnamento di SISTEMI DI CONTROLLO DI VOLO 2

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA AEROSPAZIALE

    SSD: ING-IND/03

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Introduzione ai problemi di ottimizzazione: condizioni analitiche e metodi numerici. Problemi di ottimizzazione di funzionali: cenni al calcolo variazionale e principio del massimo. Controllo Ottimo in catena chiusa. Controllo ottimo lineare quadratico. Controllo LQG.
    Modelli di identificazione. Approccio predittivo. Stima a minimi quadrati. Stimatori ARX e ARMAX.
    Caratteristiche dei sensori di bordo per la GNC e dei segnali per l’attuazione della legge di controllo. Programmazione di sistemi embedded di acquisizione dati e controllo.
    Schematizzazione di un problema di automazione di bordo. Progettazione di un algoritmo di automazione e sua implementazione in un linguaggio di alto livello.

    Testi di riferimento

    Poichè il corso fornisce elementi complementari presi da diverse discipline, non sono suggeriti testi di riferimento specifici. Nell’ambito del corso saranno via via suggeriti capito di libri da consultare in relazione ai diversi aspetti.

    Obiettivi formativi

    Il corso ha l’obiettivo di fornire agli allievi:
    - conoscenze metodologiche necessarie per la progettazione di algoritmi di controllo moderno per velivoli ad ala fissa o ad ala rotante.
    - Conoscenze metodologiche sugli algoritmi per l’identificazione del modello dinamico di un velivolo a partire dalle prove di volo.
    - Gli elementi di base per implementare una legge di controllo su una piattaforma HW embedded.
    - Gli elementi di base per schematizzare e progettare un sistema di automazione di bordo.
    I contenuti teorici sono integrati da simulazioni numeriche e da esercitazioni di laboratorio. Il corso ha caratteristiche di forte interdisciplinarità e fornisce competenza delle aree dei sistemi aerospaziali ma anche del controllo, della misura e dell’automazione.

    Prerequisiti

    Dinamica del Volo
    Metodi per l’analisi della risposta nel tempo e nella frequenza di sistemi dinamici
    Elementi di Controllo Classico
    Elementi di programmazione
    Conoscenze di programmazione in ambiente Matlab/Simulink

    Metodologie didattiche

    Le lezioni frontali sono tenute di docenti del corso e hanno durata di 120 minuti.
    Il corso prevede lo svolgimento in aula di esempi numerici ed esercitazioni con l’ausilio del calcolatore in ambiente Matlab-Simulink ed esercitazioni di laboratorio.

    Metodi di valutazione

    Esame orale con discussione di un elaborato sviluppato dallo studente

    Programma del corso

    Introduzione ai problemi di ottimizzazione: condizioni analitiche e metodi numerici. Problemi di ottimizzazione di funzionali: cenni al calcolo variazionale e principio del massimo. Controllo Ottimo in catena chiusa. Controllo ottimo lineare quadratico. Controllo LQG.
    Modelli di identificazione. Approccio predittivo. Stima a minimi quadrati. Stimatori ARX e ARMAX.
    Caratteristiche dei sensori di bordo per la GNC e dei segnali per l’attuazione della legge di controllo. Programmazione di sistemi embedded di acquisizione dati e controllo.
    Schematizzazione di un problema di automazione di bordo. Progettazione di un algoritmo di automazione e sua implementazione in un linguaggio di alto livello.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Introduction to optimization problems: analytical conditions for optimality and numerical methods.
    Notes on the variational calculus and maximum principle. Optimal control in closed loop. Linear-quadratic optimal control. LQG Control.
    Dynamic models for identification. Predictive approach. Least squares estimation. ARX and ARMAX estimators.
    On-board sensors for GNC. Data acquisition systems. Implementing a control law on embedded platforms.
    On-board automation problems.

    Textbook and course materials

    Due to the variety of topics treated, there is no specific textbook covering all of them. Specific chapters of textbooks will be suggested by Professors.

    Course objectives

    Design of modern control algorithms for fixed-wing aircraft or rotorcraft.
    Identification of a dynamic model of aircraft from flight tests.
    Basic elements to implement a control laws on embedded HW platforms.
    Basic elements to design an Automation algorithm.

    Prerequisites

    Flight dynamics
    Time and frequency response of dynamical systems
    Classical control algorithms
    Programming: C and Matlab/Simulink

    Teaching methods

    Lessons have a duration of 120 minutes.
    Numerical examples are developed in MatlabSimulink

    Evaluation methods

    Oral exam with a discussion of a project developed by the student.

    Course Syllabus

    Introduction to optimization problems: analytical conditions for optimality and numerical methods.
    Notes on the variational calculus and maximum principle. Optimal control in closed loop. Linear-quadratic optimal control. LQG Control.
    Dynamic models for identification. Predictive approach. Least squares estimation. ARX and ARMAX estimators.
    On-board sensors for GNC. Data acquisition systems. Implementing a control law on embedded platforms.
    On-board automation problems.

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