Active gust alleviation for a regional aircraft through static output feedback

The interest in active systems for gust load alleviation is increased in recent years following the development of new, high-efficient, high-flexible aircrafts. A static output feedback (SOF) controller can be a suitable choice for such systems by virtue of its simplicity compared with dynamical controllers. Nonetheless there are no analitycal methods for the computation of the gain matrices of static output feedback, and a numerical computation can be problematic. In the present work a numerical method for the computation of the gain matrix of a SOF controller is presented, the method is based on the linear quadratic formulation of the control problem and the minimization of the related cost function uses both its gradient and hessian. This allows for the use of second order optimization algorithm, thus accelerating the convergence. The algorithm is then applied to the design of a gust alleviation system for a modern regional transport aircraft.

L'interesse verso i sistemi attivi per l'attenuazione dei carichi da raffica è aumentato negli ultimi anni a seguito dello sviluppo di nuovi aerei ad alta efficienza caratterizzati da un'elevata flessibilità strutturale. Un controllore a retroazione diretta delle misure può rappresentare una scelta appropriata per questi sistemi a causa della maggiore semplicità implementativa rispetto ai controllori dinamici. Purtroppo non esistono metodi analitici per il calcolo della matrice dei guadagni di questi controllori, e un calcolo numerico può essere di difficile implementazione. In questo lavoro di tesi è stato sviluppato un metodo numerico per il calcolo della matrice dei guadagni, il metodo è basato sulla formulazione quadratica del problema del controllo. La cifra di merito associata a questa formulazione viene minimizzata sfruttando la conoscenza sia del gradiente che dell'hessiano, in questo modo è possibile utilizzare algoritmi di secondo ordine per l'ottimizzazione e di conseguenza accelerare la convergenza. L'algoritmo sviluppato viene quindi applicato al progetto di un sistema per l'alleviazione dei carichi da raffica per un moderno velivolo da trasporto regionale.