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.

All’interno del gruppo, è stato creato un laboratorio AeroSpace AuTonomous Robots with Onboard IntElligent AlgorithMs team (STREAM Robotics Lab, https://sites.google.com/view/streamrobotics-polito/home), coinvolto in ricerche relative a sistemi di pilotaggio senza pilota (droni o UAV), robot da terra e sistema spaziali. I principali argomenti affrontati da questo sotto-gruppo sono la progettazione e l’implementazione in tempo reale di algoritmi di guida e control per sistemi autonomi avanzati e robot, algoritmi di guida, navigazione e controllo (GNC) per manovre spaziali di prossimità, sviluppo di leggi di controllo robuste e a struttura variabile per sistemi autonomi.

Progetti

  • Selezione di progetti di ricerca finanziati
    • COLLABORAZIONE TRA PIÙ AGENTI AUTONOMI ETEROGENEI, QUALI AD ESEMPIO SISTEMI TERRESTRI E SISTEMI AEREI, PER ESPLORAZIONI DI AREE SCONOSCIUTE/SEMISCONOSCIUTE CON POSSIBILITÀ DI SUPERVISIONE E COLLABORAZIONE CON AGENTI UMANI»
      GUGLIERI GIORGIO
      2023 - 2026 (In corso)
    • SUSTAINABLE MOBILITY CENTER (CENTRO NAZIONALE PER LA MOBILITÀ SOSTENIBILE – CNMS) - SPOKE 1
      GUGLIERI GIORGIO
      2022 - 2025 (In corso)
    • INTELLIGENZA ARTIFICIALE PER LA GESTIONE DI UNA FLOTTA DI VELIVOLI AUTONOMI
      GUGLIERI GIORGIO
      2022 - 2024 (In corso)
    • SUPPORTO AL PROGETTO DI SISTEMI DI CONTROLLO E ALLO SVILUPPO DI AMBIENTI DI SIMULAZIONE PER LE MISSIONI LISA E NGGM
      CAPELLO ELISA, NOVARA CARLO
      2022 - 2023 (Concluso)
    • PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI UN TOOL DI OTTIMIZZAZIONE ROTTE COME MEGLIO DETTAGLIATO NEL DOCUMENTO APPLICABILE SOW NELL'AMBITO DEL PROGETTO "SUPER SUMERI - SVILUPPO DI CONCETTI OPERATIVI (CONOPS) PER L'URBAN DELIVERY CON DRONI IN CONTESTI "SMART CITIES"
      GUGLIERI GIORGIO
      2022 - 2023 (Concluso)
    • DRONE NAVIGATION ALGORITHMS FOR ADVANCED INTEGRATED PEST MANAGEMENT (IPM)
      CAPELLO ELISA
      2022 - 2023 (Concluso)
    • SOLUZIONI INNOVATIVE PER LA NAVIGAZIONE AUTONOMA VELOCE – SINAV
      CORPINO SABRINA, GUGLIERI GIORGIO, INDRI MARINA, RIZZO ALESSANDRO
      2021 - 2023 (Concluso)
    • INTELLIGENZA ARTIFICIALE PER L’AUTONOMIA DEI VELIVOLI
      GUGLIERI GIORGIO, RIZZO ALESSANDRO
      2021 - 2022 (Concluso)
    • COOPERATION AND RELIABLE AUTONOMOUS TECHNOLOGIES TO FOSTER OPERATIONS RELYING ON UNMANNED AIRCRAFT SYSTEMS
      CAPELLO ELISA
      2019 - 2022 (Concluso)
    • NEW TECHNICAL AND OPERATIVE SOLUTIONS FOR THE USE OF DRONES IN AGRICULTURE 4.0
      GUGLIERI GIORGIO
      2019 - 2022 (Concluso)
    • “PROGETTAZIONE E IMPLEMENTAZIONE DI ALGORITMI DI GUIDANCE VINCOLATI E OTTIMIZZATI PER LO SCENARIO DI IN-ORBIT SERVICING”
      CAPELLO ELISA
      2021 - 2021 (Concluso)
    • ACCORDO QUADRO PER LA FORNITURA DI PROGETTI DI RICERCA - “EASA FOR BVLOS, LA NORMATIVA EUROPEA A SUPPORTO DEI SERVIZI AUTONOMI CON DRONI”
      GUGLIERI GIORGIO
      2021 - 2021 (Concluso)
    • GUIDANCE, NAVIGATION AND CONTROL ALGORITHMS FOR IN-ORBIT SERVICING (TUG)
      CAPELLO ELISA
      2020 - 2021 (Concluso)
    • ANALISI DELLE SEGNALAZIONI DEGLI EVENTI AERONAUTICI E PUBBLICAZIONE DEL SAFETY REPORT DELL’ENAC
      GUGLIERI GIORGIO
      2020 - 2021 (Concluso)
    • VALUTAZIONE DEL CONCETTO DI SPAZIOPLANO PER MISSIONI UMANE IN LEO PROPOSTO DA RADIAN AEROSPACE CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLA SOLUZIONE DEL SISTEMA DI LANCIO A SLITTA"
      GUGLIERI GIORGIO
      2020 - 2020 (Concluso)
    • ROBUST ATTITUDE DETERMINATION AND CONTROL FOR SMALL SATELLITES
      GUGLIERI GIORGIO
      2018 - 2019 (Concluso)
    • ASSESSMENT AND PRELIMINARY PROTOTYPING OF A DRAG FREE CONTROL SYSTEM FOR THE L3 GRAVITY WAVE OBSERVATORY
      CAPELLO ELISA, NOVARA CARLO
      2018 - 2019 (Concluso)

Pubblicazioni