OTIMIZAÇÃO NEBULOSA COM ESPECIFICAÇÃO LINGÜÍSTICA DOS REQUISITOS DE DESEMPENHO: APLICAÇÃO AO PROJETO TFL/LTR DE AUTOPILOTO PARA HELICÓPTERO

Marcus Vinicius da Costa Ramalho, Jacques Waldmann

Depto. Controle e Conversão de Energia
Instituto Tecnológico de Aeronáutica
São José dos Campos - 12228-900 - SP
Fax (012)340-3089 Tel.:(012)341-2211
E-mail: jacques@ele.ita.cta.br

Resumo:

Este trabalho apresenta o projeto TFL/LTR de um autopiloto para o helicóptero BO-105, objetivando melhorar sua resposta na execução da manobra conhecida como bob-up. O desempenho da malha-objetivo de um modelo de ordem reduzida é especificado no domínio do tempo através de variáveis lingüísticas. Os parâmetros de síntese desta malha-objetivo são computados mediante técnica de otimização dos elementos diagonais das matrizes de peso do critério quadrático. A recuperação das propriedades de robustez da malha-objetivo é realizada através da otimização dos parâmetros do filtro, considerando-se especificações lingüísticas acerca dos erros entre os valores singulares da malha-objetivo e da malha recuperada. Os critérios de otimização empregados baseiam-se em funções de pertinência modificadas  para evitar mínimos locais decorrentes da definição . As funções são selecionadas inicialmente segundo conhecimento prévio das características do modelo e limitações físicas da planta, e são ajustadas iterativamente pelo projetista, segundo sua avaliação dos resultados obtidos com o modelo reduzido. O autopiloto foi avaliado com o modelo linear completo, o qual inclui a dinâmica do rotor, tendo demonstrado ótimas características de resposta no domínio do tempo com desacoplamento entre os modos látero-direcionais e longitudinais, além de robustez a perturbações estruturadas de intensidade significativa nas saídas dos sensores.

Abstract:

A TFL/LTR-based autopilot design for the BO-105 rotorcraft is presented, aiming at the improvement of time response under a bob-up maneuver. The time-domain performance specs of the reduced-order model TFL are defined by use of linguistic variables. TFL synthesis is carried out with fuzzy otimization techniques and employing previous knowledge of plant dynamics. LTR is accomplished via fuzzy optimization of filter parameters according to linguistic specs which define the admissible singular value recovery errors. The resulting autopilot is evaluated by simulation with the complete dynamical model, with rotor dynamics included. Good decoupling characteristics between latero-directional and longitudinal motions in the time-domain have been obtained, as well as robust behavior under structured perturbations with significant intensity at sensor outputs have been observed.

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