Robust multivariable attitude control for a tilt-rotor aircraft in different operating conditions

The attitude control of a tilt-rotor has a fundamental role for the aircraft and is focused on several aspects: from aircraft stabilisation to pilot workload alleviation, from inter-axis decoupling to performance and to disturbance rejection. Control laws are often defined with synthesis techniques based on single-variable systems, i.e., the feedback loop is closed on each axis and is considered separately. In this thesis a systematic method oriented to the multi-variable, robust synthesis, based on structured Hinf technique, has been developed for the tilt-rotor XV-15, in different operating conditions; in this way, it is possible to obtain a regulator, with a-priori fixed structure, that meets imposed requirements. This procedure is then applied to the controller synthesis, considering different approaches, all based on the structured Hinf technique. Finally, obtained results have been discussed comparing developed approaches to the original implemented control system and highlighting pros and cons of proposed strategies.

Il sistema di controllo del volo del convertiplano ha un ruolo fondamentale all'interno del velivolo ed è focalizzato su molti aspetti: dalla stabilizzazione del velivolo all'alleviamento del carico sul pilota, dal disaccoppiamento tra gli assi, al raggiungimento di determinate performance e reiezione ai disturbi. Attualmente la determinazione delle leggi di controllo avviene spesso mediante tecniche di sintesi basate su sistemi monovariabile, ovvero considerando la chiusura dell'anello su un singolo asse alla volta. In questa tesi viene sviluppato un metodo sistematico, basato sulla tecnica H infinito strutturato, orientato alla sintesi multivariabile, robusta del controllore, per il convertiplano XV-15 in diverse condizioni operative; in questo modo è possibile ottenere un regolatore dalla struttura fissata a priori che garantisca il rispetto dei requisiti imposti. Questo procedimento viene poi applicato alla sintesi del controllore considerando diversi approcci, tutti basati sulla tecnica H infinito strutturato. Infine, vengono illustrati i risultati ottenuti comparando gli approcci sviluppati con il sistema di controllo originale ed evidenziando pregi e difetti delle strategie proposte.