| Resumo : |
Faz-se o modelo de dois autopilotos para um míssil guiado visualmente utilizando técnicas de regulador ótimo (LQR) e de controle PID, investigando-se sua robustez mediante validação em um modelo não linear. Os requisitos de projeto são sobressinal máximo de 20%, tempo de subida da ordem de décimos de segundo e demanda pelos atuadores sujeitas às restrições de ±15° de deflexão e ±50°/s de velocidade de deflexão nas aletas de controle. Ambos os projetos são feitos para pontos nominais de operação, nos quais são conhecidas as derivadas de estabilidade do míssil para determinado número de Mach. Sendo projetados os ganhos para estes pontos de operação, faz-se a programação de ganhos por interpolação linear dos controladores. O controlador LQR projetado faz realimentação de todos os seis estados do míssil (velocidades angulares e lineares), que são supostos conhecidos. A investigação por simulação da robustez desse controlador mostrou-o muito sensível a perturbações nos ângulos de ataque e derrapagem e nas velocidades angulares de guinada e arfagem. Pequenas perturbações levavam a uma saturação das aletas de controle, o que causava instabilidade. O projeto do controlador PID discreto partiu do método de Ziegler-Nichols. Tendo-se estes ganhos iniciais, fez-se a discretização dos mesmos e posterior ajuste para atender aos requisitos de projeto. Ao contrário do controlador ótimo, este apresentou-se robusto frente às perturbações no modelo linear do míssil. As respostas do modelo linear com controlador ótimo mostraram-se melhores do que com o controlador PID. Entretanto, a validação daquele na simulação não linear foi insatisfatória, sendo que, em 50 simulações realizadas, nenhuma gerou uma distância de passagem menor do que 10 metros, enquanto que a simulação não linear sem o autopiloto apresentou uma distância de passagem menor que 10 metros em 80% dos casos. Já o controlador PID apresentou, em alguns casos, uma distância de passagem menor do que a simulação sem autopiloto, embora não tenha aumentado o número de vezes que o míssil tenha acertado o alvo. Verificou-se que, com o autopiloto PID, o míssil segue uma trajetória com grandes oscilações nas velocidades angulares e nos ângulos de ataque e derrapagem, além de exigir uma demanda pelos atuadores muito maior, o que inviabiliza a implementação destes controladores no míssil.
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