Control De Un Avion

ESTUDIO SOBRE EL CONTROL DE MOVIMIENTO DE UN BOEING-747

Iñigo Martinez de Aguirre

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Iñigo Martinez de Aguirre

ÍNDICE

0. Enunciado………………………………………………………………………………..……………………………...4

1. Boeing 747…………………..…………………………………………………………………………………………..5

2. Introducción……………………………….……………………….…………………………………………………..5

2.1. Condiciones iniciales de vuelo……………………………………………………………………6

3. Teoría dinámica de vuelo…………………….…………………………….………………………………….…7

4. Proceso teórico……………………………..…………….…………………………………………………………..9

4.1. Sistemas de primer orden………………………………………………..………………………10

4.2. Sistemas de segundo orden…………………………………………….……………………….11

5. Especificaciones de vuelo…………………………..……………………….………………………………….13

5.1. Clases de aeronaves……………….………………………………………………………………..13

5.2. Categorías……………………..………………………..……………………………………………….13

5.3. Flying qualities………………………..……………………………………………………………….13

6. Dinámica longitudinal………………….…………………………………………………………………………14

6.1. Modo Short-period…………………………………………….……………………………………14

6.2. Modo Phugoid………………………………………………………………………………………….15

6.3. Cálculo de polos del modelo longitudinal………………………..……………………….15

6.4. Cálculo de polos deseados en modo Short-period………………………………..….17

6.5. Cálculo de polos deseados en modo Phugoid…………..………………………………19

7. Modelo lateral/transversal…………………………………………………………………………………….20

7.1. Modo Subsidence roll…………………………………….……………………………………………..20

7.2. Modo Spiral……………………………….………………………………………………………………….20

7.3. Modo Dutch-roll……………………………….…………………………………………………………..21

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8. Cálculo de polos del modelo lateral………………………………………………….…………………….22

8.1. Cálculo polo modo roll……………………………………………..………………………………23

9. Obtención de la matriz K de feedback………………………….…………………………………………26

9.1. Modelo longitudinal………………………..……………………………………………………….26

9.2. Modelo lateral………………………………………………………………………………………….28

10. Simulación del sistema mediante Simulink……………………….………………………………….29

10.1. Simulink. Modelo longitudinal…………..………………………………………….29

10.2. Simulink. Modelo lateral……………..………………………………………………..32

11. Realizar la simulación del sistema utilizando Anylogic, con una animación 3D.…….34

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0. ENUNCIADO

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1. BOEING-747

Durante este curso hemos aprendido a utilizar diferentes programas como Matlab, Simulink y Anylogic. Para este último trabajo utilizaremos todo lo aprendido para realizar la simulación de un Boeing 747.

Realizamos una pequeña investigación para familiarizarnos con el Boeing 747.

El Boeing 747, comúnmente llamado «Jumbo», es un avión comercial transcontinental de fuselaje ancho fabricado por Boeing. Conocido por su impresionante tamaño, está entre los aviones más reconocibles del mundo. Realizó su primer vuelo comercial en 1970, siendo el primer avión con fuselaje ancho. Su rival más directo es el aún mayor Airbus A380.

Las fechas más señaladas de este histórico avión son las siguientes; El 30 de septiembre de 1968, el primer 747 salió del edificio de ensamblaje en la planta de Everett y el 747 entró en servicio el 22 de enero de 1970, en una ruta de Pan Am desde Nueva York hasta Londres.

2. INTRODUCCION

La regulación automática se encarga del control de un proceso en un estado determinado, como mantener una temperatura o una velocidad constante.

El estudio del proceso comienza tratando a este como bloque de entrada y salida. Normalmente las entradas son analógicas o digitales las cuales se ven alteradas por perturbaciones que alteran la señal. Estos efectos son representados por funciones matemáticas conocidas como función de transferencia. Cuando una o más variables dependen de un valor que varía con el tiempo, es necesaria la ayuda de un controlador para manipular la señal de entrada de forma que la señal de salida sea la deseada.

En este proyecto se pide el control de un avión Boeing-747, el cual obtendremos mediante el diseño de un controlador longitudinal y otro lateral. Ambos controladores actuaran durante el vuelo del avión alterando ligeramente las entradas que controlan los alerones, elevadores de cola y el timón del avión.

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2.1. Condiciones iniciales de vuelo:

El enunciado nos da unas condiciones iniciales del vuelo de un Boein-747: Velocidad: = 890 ft/s = 980 km/h Altitud: h = 35 000 ft Masa: m = 184 000 lbs Número de Mach: M = 0,8 Los efectos aerodinámicos son clasificados según el número de Mach ( ) donde a=340m/s=1224km/h es la velocidad del sonido a temperatura estándar (20ºC). Teniendo en cuenta la siguiente clasificación según su número su número de Mach:  Subsónico: M < 0,7  Transónico: 0,7 < M < 1,2  Supersónico: 1,2 < M <

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