Dinamica, controllo e simulazione del volo

Questa attività di ricerca è finalizzata allo sviluppo di modelli di simulazione per aeromobili ad ala fissa e rotante, inclusi i Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR o UAV). L'unità di ricerca ha sviluppato alcuni ambienti di simulazione modulari con finalità di progetto e addestramento, comprensivi della strumentazione di bordo e della rappresentazione visuale dell'ambiente.

Sono state prese in considerazione le seguenti applicazioni aeronautiche: sviluppo di ambienti per la simulazione integrata (con FCS e autopilota), modellizzazione del pilota e interazioni uomo-macchina, analisi delle qualità di volo e handling qualities (MIL-1797A e ADS-33), studio della dinamica dell’elicottero con carichi sospesi e dinamica del rotore in interazione con il sistema propulsivo.

Sono state progettate e collaudate (sia in galleria del vento, sia in volo) diverse configurazioni di mini-UAV svolgendo un ampio spettro di prove mirate alla definizione delle prestazioni, delle caratteristiche di volo e della stabilità di tali piattaforme. L’attività spazia dai prototipi (velivoli ad ala fissa e rotante a seconda dell’applicazione) alla distribuzione commerciale di piattaforme completamente equipaggiate (per conto di aziende del settore). I campi di applicazione maggiormente rilevanti sono: sorveglianza, topografia, agricoltura di precisione, esplorazione in ambiente alpino e artico, uso di sistemi alternativi per l’immagazzinamento dell’energia (celle a combustibile).

Una parte dell’attività di ricerca è stata dedicata al progetto e all’integrazione dei sistemi per il volo autonomo (autopiloti) e per il controllo a distanza (sistemi di tele-navigazione e interfacce uomo-macchina), anche per veicoli di tipo terrestre (rover per esplorazione spaziale). L'applicazione al volo autonomo è stata inoltre estesa alla definizione di strategie di progetto per il controllo di volo basate su algoritmi di ottimizzazione (progetto del controllo del volo vincolato da requisiti di manovrabilità e dal tipo di missione). Rientra anche in questo ambito lo studio di algoritmi per la pianificazione della missione (path planning) e per la collision avoidance attiva e passiva. Inoltre, sono state acquisite competenze nel campo dei sistemi di controllo di tipo adattativo (controllori tipo L1), predittivo (MPC e back-stepping), e classico (LQR e H_inf).

In campo spaziale, l’attività di ricerca è orientata da un lato alla simulazione della dinamica di sistemi di rientro con deceleratori e paracadute, e, in secondo luogo, al progetto delle operazioni di volo di prossimità e rendezvous/docking orbitale, includendo la modellizzazione del sistema di guida, navigazione e controllo e lo sviluppo di sistemi sperimentali equivalenti al caso orbitale.

Responsabile Personale Assegnisti, borsisti, dottorandi, docenti esterni

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