Modelling and hardware-in-the-loop validation of an anti-skid controller simulator for aircraft in integration rig

The thesis project is born from the collaboration between the MoVE Lab, from Politecnico di Milano, and Leonardo s.p.a. - aircraft division, with the aim to improve the existing model for the brakes simulation in integration rig. In aeronautic field, the development of ABS technologies and anti-skid brakes control is critical, due to the presence of high speeds and masses. With the development of more and more complexes electronic control systems, nowadays the capacity to effectively test the new technologies for aircraft is critical. In this context the integration rig is born: an hydro-mechanical in scale 1:1 with the real airplane, that includes all the flight control software system, integrated in a flight simulation environment. The validation of a software in integration rig represents the higher level of software-testing in aeronautical field, and is a necessary step that a software must accomplish in order to be used on a real aircraft. The goals of this thesis are primarily two: First of all, the modelization of an aircraft braking system, included in a landing gear model. The new model includes complex dynamics as the gear walk and the tire relaxation. The model, in the form of a whit box, relies on strong theoretical bases, and will facilitate the development of a new ABS control algorithm. The second objective consists in the integration of the developed model in the integration rig system. The model has been translated in ANSI C language and integrated after a study on the original source code. The success of the integration represent the accomplishment of a step in the collaboration between the MoVE Lab and Leonardo s.p.a.

Questo progetto di tesi nasce dalla collaborazione tra il MoVE Lab del Politecnico di Milano e Leonardo s.p.a. - divisione velivoli, con lo scopo di migliorare il modello di simulazione dei freni presente nell’integration rig. In campo aeronautico, lo sviluppo di tecnologie ABS di controllo della frenata è critico, per via delle grandi masse e velocità in gioco. Con lo sviluppo di sempre più complessi sistemi di controllo elettronici, oggi risulta ancora più importante la capacità di testare efficacemente le tecnologie che verranno adottate a bordo dei velivoli. In questo contesto nasce l’integration rig, un simulatore idro-meccanico a scala 1:1 con il velivolo reale, che include al suo interno anche tutto il software di volo, integrate in un ambiente di simulazione. La validazione in integration rig rappresenta il più alto livello di software testing in campo aeronautico ed è uno step necessario per l’utilizzo di un software a bordo di un velivolo. Gli scopi di questo progetto sono principalmente due: In primo luogo, la modellizzazione del sistema frenante del velivolo, incluso in un modello ruota-carrello, che includa dinamiche come il gear walk e il rilassamento della ruota. Il modello, in forma di white box, costruita su forti basi teoriche, faciliterà lo sviluppo futuro di una nuova logica ABS. Il secondo obbiettivo consiste nell’integrazione del modello sviluppato all’interno dell’integration rig. Il modello è stato tradotto nel linguaggio ANSI C e integrato a seguito di uno studio sul codice originale. Il successo nell’integrazione rappresenta il conseguimento di uno step verso un ulteriore collaborazione tra il MoVe Lab e Leonardo s.p.a.