Implementation and validation of a generic automatic flight control system of a helicopter flight simulator

A generic helicopter simulator is being developed by TXT E-Tech, a flight simulator software developer, aiming to increase the flexibility of the software and ultimately reducing the cost of production. Among the several subsystems present in a flight simulator, the focus of the current work is the autopilot. A generic automatic flight control systems (AFCS) modelled in Simulink environment is to be integrated in the generic flight simulator. Following a model-based design (MBD) philosophy, the AFCS in question undergoes required modification for code generation targeting C++ and then integrated. During the AFCS design and integration, the model configurability is of primary importance to adjoin the generic simulator philosophy. The integrated flight simulator is then tested regarding two aspects. First, it is of interest to assess the AFCS performance variation in the flight simulator with respect to the Simulink environment, where it is designed and tuned. The second test evaluates the AFCS performance degradation as the operation condition changes from the one at which it has been tuned for. The results demonstrated that the generic AFCS successfully tracks the tested setpoints, but the control efforts differ between the simulator and Simulink environments. Moreover, the tests showed that the setpoints are tracked even when varying the flight condition within a certain limit, although the control efforts also change.

Un generico simulatore di elicottero è stato sviluppato da TXT E-Tech, fornitore di soluzioni software per l'addestramento aeronautico, puntando ad incrementare la flessibilità del software e, di conseguenza, ad abbattere il costo di produzione di quest'ultimo. Fra i numerosi sottosistemi presenti nel simulatore di volo, l'obiettivo dell'attuale oggetto di tesi è l'implementazione di un generico autopilota. Un generico sistema di controllo automatico (AFCS) è stato modellato in ambiente Simulink in modo da poter essere integrato nel simulatore di volo sopra citato. Seguendo la filosofia di design model-based (MBD), l'AFCS in questione è stato sottoposto alle necessarie modifiche per la generazione di codice in linguaggio C++ per poi essere successivamente integrato. Durante la fase di design e integrazione dell'AFCS, la configurabilità del modello è stata considerata di primaria importanza in modo da rimanere in linea con la filosofia adottata per la restante parte del simulatore. Il simulatore di volo, una volta integrato, è stato posto al vaglio di una batteria di test riguardanti fondamentalmente due aspetti. Il primo ha lo scopo di valutare la variazione di performance fra la simulazione dell'AFCS nel simulatore di volo e quella in Simulink, ambiente in cui è stato modellato ed è avvenuto il tuning. Il secondo ha lo scopo di valutare la degradazione delle performance in condizioni di volo diverse rispetto a quelle in cui è avvenuto il tuning. I risultati hanno dimostrato che l'AFCS generico insegue i segnali di setpoint testati, nonostante i comandi di controllo differiscano tra quelli riscontrati nel simulatore e in ambiente Simulink. Inoltre, i test hanno messo in luce come i segnali di setpoint vengano inseguiti anche al cambiare delle condizioni di volo, purché si resti all'interno di un determinato range, nonostante i comandi di controllo differiscano.