Flight control optimization from design to assessment application on the Cessna Citation X business aircraft

Résumé

Afin d’améliorer le processus coûteux d’intégration, d’essai et de certification des systèmes de commande de vol des avions civils dans l'industrie de l'aérospatiale, de nouvelles méthodologies ont été développées pour son optimisation. Le modèle de l'avion a été obtenu à partir des données fournies par le simulateur de vol de recherche de l’avion. Dans cette thèse, on a étudié la stabilité du Cessna Citation X sans contrôle, puis deux contrôleurs différents de vol ont été optimisés a partir de leur conception jusqu’ à leur validation sur l'avion Cessna Citation X. Pour augmenter le système de stabilité et de contrôle de l'aéronef, des optimisations de deux conceptions différentes d’un contrôleur de vol ont été effectuées; d'une part, la méthode moderne de la régulation quadratique linéaire et la méthode classique de la commande proportionnelle intégrale ont été optimisées en utilisant l'algorithme de l’évolution différentielle, et en utilisant le niveau 1 des qualités de manœuvrabilités comme fonction objective. Les résultats on été validés pour les modèles linéaire et non linéaire de l’avion, et quelques critères de certification ont été évalués. D'autre part, au lieu d'utiliser une combinaison de deux méthodes de contrôle ci haut mentionnées, la méthode de contrôle H-infini a été utilisée pour assurer l’obtention des systèmes d'augmentation de la stabilité et de contrôle. Pour réduire le temps entre la conception de la commande de vol et la validation, une optimisation de la conception de contrôleur a été réalisée en utilisant l'algorithme de l’évolution différentielle, et l’algorithme génétique. L'algorithme de l’évolution différentielle a montré plus d'efficacité que l’algorithme génétique; également de nouveaux outils pour la visualisation du processus de validation linéaire ont été développés pour réduire le temps requis pour l’évaluation du contrôleur de vol. Pour valider les différents résultats obtenus par des optimisations des algorithmes, le logiciel Matlab a été utilisé dans lequel des plateformes de recherches du modèle linéaire et non linéaire de l'aéronef ont été développés et ont été comparées à des essais en vol effectués sur le simulateur de vol de recherche de l’avion. Quelques critères de certification du contrôleur de vol conçu avec H-infini optimisé tel que la stabilité linéaire, les valeurs propres, et les critères de qualités de manœuvrabilités ont été évalués ; en outre, des critères de simulation de manœuvres des modèles non linéaires ont été étudiés au cours de cette recherche visant à évaluer l'avion d'affaires pour la certification future du contrôleur de vol.

Date	24 janv. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))