Modello di un attuatore elettromeccanico per il sistema frenante di un aeromobile a pilotaggio remoto

The aim of this thesis is the development of a model, with the related experimental validation, of an electromechanical actuator for the breaking system of an unmanned aerial vehicle. These kinds of systems are replacing the hydraulic ones thanks to the major efficiency, in terms of space and energy, and the possibilities they give in terms of control, in particular as regards the anti-skid system of wheels. The first step to be described will be the experimental bench where the characterisation tests of the system have been carried out. In order to achieve this, an acquisition program has been specifically created. The basic part of the actuator is a ball screw transmission driven by a brushless electric motor. The entire system is controlled by a drive for which a specific control program has been created. Successively a Modelica simulated model, that can be used for the study of the possible problems connected to the real system as well as the study of different types of control, will be achieved. Finally various kind of breaking tests will be carried out, both in the experimental testing ground and in the model. It can be noticed that the system will follow the required specification, although problems during the variation of the load will occur, because of the current control used during the arrest. At the end a force control, tested on the Modelica model, has been studied, giving more satisfactory results than the previous one.

La seguente tesi si pone come obbiettivo lo sviluppo di un modello, con relativa validazione sperimentale, di un attuatore elettromeccanico per il sistema frenante di un aeromobile a pilotaggio remoto. Questi tipi di sistemi stanno gradualmente sostituendo quelli idraulici per via di una migliore efficienza, in termini di spazio e energia, e per le maggiori possibilità che offrono in termini di controllo, soprattutto per quanto riguarda il sistema antibloccaggio delle ruote. Inizialmente verrà descritto il banco sperimentale sul quale sono state effettuate le prove di caratterizzazione del sistema, per cui è stato appositamente creato un programma di acquisizione. L'attuatore è costituito da una vite a ricircolo di sfere guidata da un motore elettrico brushless. Il sistema è comandato da un azionamento per il quale è stato sviluppato un programma di controllo specifico. Successivamente verrà realizzato un modello, in ambiente Modelica, utile per lo studio delle possibili problematiche del sistema reale, oltre che di sistemi di controllo alternativi. Verranno infine effettuate diverse prove di frenata sia sul modello che sul banco sperimentale. Si vedrà che il sistema si comporta secondo le specifiche richieste, anche se, essendo la frenata comandata tramite controllo di corrente, si avranno dei problemi relativi alla variazione della forza di carico. Si è infine studiato un controllo di forza, che provato sul modello Modelica, restituisce dei risultati più soddisfacenti del controllo precedente.