Development of a tool for mission task elements simulation

Despite a more and more automated world, the phases in which a vehicle is actively controlled by a human pilot require a satisfactory match of the vehicle characteristics with those of the pilot; such characteristics are known as Handling Qualities (HQs). This requirement is known from the early days of aviation and began since 1940 a consistent, and still important, research topic focused on the appropriate way for modelling the human’s control characteristics: as a result, many pilot models were developed, each of them based on different theories and with pros and cons. In order to assess the HQs, during the years different civil and military standards were defined, in which specific maneuvers were defined for this purpose, known as Mission Task Elements (MTEs). The purpose of this thesis is to develop a simulation ambient for Leonardo Helicopters able to simulate MTEs; it is evident that for this purpose it is necessary to implement the more appropriate pilot model and to correctly traduce the MTEs specification in an input file for the developed simulation ambient. Many pilot models have been tested and many of them resulted to be finally not useful for industrial applications, mainly because of the assumptions on which they have been defined. The faced limitations and difficulties show how, perhaps, the theory of human control based on control theory is not yet fully developed for complex applications such as that of use in industrial applications. Nevertheless, a simulation ambient capable of simulating different MTEs and handle complex situations has been developed.

Nonostante un mondo sempre più automatizzato, le fasi in cui un veicolo è controllato attivamente da un pilota umano richiede un accordo soddisfacente fra le caratteristiche della macchina e quelle del pilota; tali caratteristiche sono note come Handling Qualities (HQs). Questo vincolo è noto sin dai primi giorni dell’aviazione, dando inizio, negli anni 40, ad un consistente, e tutt’ora importante, filone di ricerca volto a sviluppare modelli per rappresentare opportunamente le caratteristiche del controllo umano: da ciò, molti modelli di pilota sono stati sviluppati, ognuno basato su teorie differenti e con vantaggi e svantaggi. Al fine di valutare le HQs sono state definiti durante gli anni differenti standard civili e militari, in cui sono state formulate manovre specifiche, note come Mission Task Elements (MTEs), per tale scopo. L’obiettivo di questa tesi è di sviluppare per l’azienda Leonardo Elicotteri un ambiente di simulazione capace di simulare MTEs; è evidente quindi che per tale scopo è necessario implementare il modello di pilota più appropriato e di tradurre correttamente le specifiche delle MTEs in un file di input per l’ambiente di simulazione sviluppato. Sono stati testati differenti modelli di pilota, molti dei quali sono risultati non utili principalmente a causa delle assunzioni sulle quali sono stati definiti. Le limitazioni e difficoltà affrontate mostrano come, forse, la teoria del controllo umano basata sulla teoria del controllo non è ancora completamente sviluppata per applicazioni complesse come l’utilizzo in applicazioni industriali. Nonostante ciò, un ambiente di simulazione capace di simulare differenti MTEs e di gestire situazioni complesse è stato sviluppato.