|
Prof. dr. ing. habil. MIHAI–AURELIU LUNGU Universitatea din Craiova, Facultatea de Inginerie Electrica, Departamentul de Inginerie Electrica, Energetica si Aerospatiala Scoala Doctorala de Inginerie Aerospatiala - UNST Politehnica Bucuresti |
 |
Mihai Lungu
Programul: Resurse Umane
Tipul proiectului: Proiecte de cercetare pentru stimularea constituirii de tinere echipe de cercetare independente
Contractor: Universitatea din Craiova
Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Învatamantului Superior si a Cercetarii Stiintifice Universitare
Durata contractului: 24 luni
Valoarea contractului: 521.695 lei
PROIECT NR. 89/1.10.2015
ARHITECTURI MODERNE PENTRU CONTROLUL ATERIZARII AERONAVELOR
Rezumatul proiectului:
Aterizarea este cea mai dificila faza a zborului. Pana în prezent, niciun sistem automat de control al aterizarii (ALS) nu a fost testat pentru cazul în care apar concomitent erori ale senzorilor, rafale puternice si turbulente atmosferice; acest lucru va conduce la sisteme automate de control al aterizarii foarte robuste. În afara de erorile deterministe ale senzorilor, se vor lua în calcul si variatiile acestor erori în functie de conditiile de functionare. Vor fi proiectate doua sisteme de control automat al aterizarii aeronavelor: unul de tip optimal si altul de tip adaptiv; cel optimal va fi primul ALS bazat atât pe tehnica H2/H∞ cât si pe metoda inversarii dinamice si va avea ca subsisteme: observere multiple, modele de referinta, blocuri de modelare a geometriei aterizarii, compensatoare dinamice etc. Noua arhitecturi adaptiva va fi primul ALS ce va îngloba, concomitent, retele neuronale, inversarea dinamica, observere multiple si blocuri de tip Pseudo Control Hedging (PCH) modelate fuzzy; mai mult, la aceasta configuratie, se vor adauga modele de referinta, blocuri de modelare a geometriei aterizarii si compensatoare dinamice. Se vor proiecta ALS-uri optimale si adaptive pentru planul longitudinal si cel lateral-directional, urmând ca acestea sa fie apoi concatenate. Studiul performantelor noilor sisteme automate de control al aterizarii se face prin implementare software, testare si validare utilizând date reale de zbor pentru aeronave de tip Boeing 747.
Obictivele proiectului:
Obiectivul principal:
Cresterea numarului de tineri cercetatori si a performantelor lor profesionale, precum si proiectarea, validarea si optimizarea unor arhitecturi moderne de sisteme optimale si adaptive pentru controlul zborului aeronavelor in timpul procesului de aterizare.
Obiective generale:
1) Dezvoltarea capacitatii tinerilor cercetatori de a conduce echipe de cercetare si de a participa în grant-uri de cercetare.
2) Dezvoltarea capacitatii tinerilor cercetatori de a implementa propriul lor program de cercetare.
3) Formarea, antrenarea unor tineri specialisti, precum si cresterea vizibilitatii lor internationale, prin implicarea acestora în activitati de cercetare complexa.
4) Solutionarea unor probleme din domenii de granita, cu evident caracter interdisciplinar.
Obiective specifice:
1) Cunoasterea dinamicii aeronavelor, erorilor senzorilor si perturbatiilor atmosferice în timpul aterizarii.
2) Cunoasterea metodelor adaptive si optimale, existente în prezent, pentru controlul aeronavelor la aterizare.
3) Conceperea modelelor analitice ale senzorilor luând în calcul atât erorile lor deterministe cât si cele stochastice.
4) Proiectarea unui observer multiplu pentru aterizarea aeronavelor în plan longitudinal (sistem inovativ).
5) Proiectarea unui nou sistem optimal de control al aeronavelor la aterizare (plan longitudinal) utilizând tehnica H2/H∞, inversarea dinamica, modele de referinta, geometria aterizarii si compensatoare dinamice, luând în considerare erorile senzorilor, rafalele de vânt si turbulentele atmosferice (sistem inovativ).
6) Proiectarea unui observer multiplu pentru aterizarea aeronavelor în plan lateral-directional (sistem inovativ).
7) Proiectarea unui nou sistem optimal de control al aeronavelor la aterizare (plan lateral) utilizând tehnica H2/H∞, inversarea dinamica, modele de referinta, geometria aterizarii si compensatoare dinamice, luând în considerare erorile senzorilor, rafalele de vânt si turbulentele atmosferice (sistem inovativ).
8) Interconectarea celor doua subsisteme automate de control al aterizarii si obtinerea unui ALS nou si inovativ bazat pe tehnica H2/H∞ si metoda inversarii dinamice (arhitectura inovativa de auto-pilot).
9) Implementarea software, testarea si validarea noului ALS de tip optimal (pachet software)
10) Optimizarea si îmbuntatirea robustetetei noului ALS de tip optimal; studiul influentei erorilor senzorilor si perturbatiilor atmosferice asupra noului ALS de tip optimal (studii de optimizare).
11) Proiectarea componentelor noii arhitecturi adaptive pentru controlul aterizarii (plan longitudinal).
12) Proiectarea unui bloc PCH (Pseudo Control Hedging), pentru miscarea aeronavei în plan longitudinal, utilizând metode clasice sau tehnica fuzzy (sistem inovativ).
13) Proiectarea unui nou sistem adaptiv de control al aeronavelor la aterizare (plan longitudinal) utilizând retele neuronale, inversarea dinamica, modele de referinta, geometria aterizarii, compensatoare dinamice si un bloc PCH, luând în considerare erorile senzorilor, rafalele de vânt si turbulentele atmosferice (sistem inovativ).
14) Proiectarea componentelor noii arhitecturi adaptive pentru controlul aterizarii (plan lateral).
15) Proiectarea unui bloc PCH (Pseudo Control Hedging), pentru miscarea aeronavei în plan lateral-directional, utilizând metode clasice sau tehnica fuzzy (sistem inovativ).
16) Proiectarea unui nou sistem adaptiv de control al aeronavelor la aterizare (plan lateral-directional) utilizând retele neuronale, inversarea dinamica, modele de referinta, geometria aterizarii, compensatoare dinamice si un bloc PCH, luând în considerare erorile senzorilor, rafalele de vânt si turbulentele atmosferice (sistem inovativ).
17) Interconectarea celor doua subsisteme automate de control al aterizarii si obtinerea unui ALS nou si inovativ bazat pe utilizarea retelelor neuronale si metodei inversarii dinamice (arhitectura inovativa de auto-pilot).
18) Implementarea software, testarea si validarea noului ALS de tip adaptiv (pachet software).
19) Optimizarea si îmbunatatirea robustetei noului ALS de tip adaptiv; studiul influentei erorilor senzorilor si perturbatiilor atmosferice asupra noului ALS de tip adaptiv (studii de optimizare).
20) Compararea celor doua ALS-uri cu cele existente deja în literatura de specialitate, precum si compararea între ele a celor doua ALS-uri din punct de vedere al performantelor (studii comparative).
21) Diseminarea rezultatelor în mediul stiintific, academic si socio-economic.
Echipa de cercetare a proiectului:
1. Lungu Mihai-Aureliu – cercetator, director de proiect (Universitatea din Craiova)
2. Grigorie Teodor Lucian – cercetator postdoctoral (Universitatea din Craiova)
3. Tutunea Dragos – cercetator postdoctoral (Universitatea din Craiova)
4. Corcau Jenica Ileana – cercetator postdoctoral (Universitatea din Craiova)
5. Lungu Romulus – cercetator senior (Universitatea din Craiova)
6. Butu Florentin Alin – cercetator doctorand (Universitatea “Politehnica” Bucuresti)
7. Ioan Mihai – cercetator docorand (Universitatea “Politehnica” Bucuresti)
Structura proiectului:
I. Documentatie cu privire la aterizare si proiectarea modelelor analitice ale senzorilor si observerelor multiple (3 luni / 2015)
I.1. Studii de documentare despre dinamica aeronavelor, erorile senzorilor si perturbatiile atmosferice în timpul aterizarii aeronavelor
I.2. Studii de documentare despre metodele moderne, optimale si adaptive, pentru controlul zborului aeronavelor la aterizare
I.3. Proiectarea modelelor analitice complexe ale senzorilor
I.4. Proiectarea observerelor multiple pentru miscarile longitudinala si laterala în timpul aterizarii
I.5. Construirea paginii web a proiectului
II. Proiectarea, validarea si optimizarea ALS-ului optimal (12 luni / 2016)
II.1. Proiectarea legilor de control optimal utilizând tehnica H2/H∞ si inversarea dinamica (planele longitudinal si lateral)
II.2. Proiectarea blocurilor asociate modelelor de ref., geometriei aterizarii si compensatorului dinamic (planele longitudinal si lateral)
II.3. Proiectarea blocurilor PCH utilizând metode clasice si/sau logica fuzzy (planele longitudinal si lateral)
II.4. Proiectarea subsistemelor optimale de control al aterizarii (planele longitudinal si lateral)
II.5. Interconectarea celor doua subsisteme optimale si obtinerea unui nou sistem optimal de control al aterizarii
II.6. Implementarea software a sistemului optimal de control al aterizarii aeronavelor
II.7. Organizarea unei sesiuni speciale în cadrul Conferintei IEEE - ICATE’16
II.8. Diseminarea rezultatelor
III. Proiectarea, validarea si optimizarea ALS-ului adaptiv. Studii comparative intre cele doua ALS-uri proiectate (9 luni / 2017)
III.1. Optimizarea ALS-ului optimal si îmbunatatirea robustetei. Studiul influentei erorilor senzorilor si perturbatiilor atmosferice
III.2. Proiectarea componentelor adaptive; proiectarea si antrenarea retelelor neuronale (planele longitudinal si lateral)
III.3. Proiectarea legilor de control adaptiv (planele longitudinal si lateral)
III.4. Proiectarea subsistemelor adaptive de control al aterizarii (planele longitudinal si lateral)
III.5. Interconectarea celor doua subsisteme adaptive si obtinerea unui nou sistem adaptiv de control al aterizarii
III.6. Implementarea software a sistemului adaptiv de control al aterizarii aeronavelor
III.7. Optimizarea ALS-ului adaptiv si îmbunatatirea robustetei. Studiul influentei erorilor senzorilor si perturbatiilor atmosferice
III.8. Studii comparative utilizând cele doua sisteme de control al aterizarii aeronavelor
III.9. Diseminarea rezultatelor
Rezultate preconizate:
Etapa I (2015 - 3 luni):
- Raport de ceretare Download PDF
Etapa II (2016 - 12 luni):
- Nou ALS optimal + Pachete software (instrumente software)
- Publicare a 2 lucrari ISI Journal si 4 lucrari BDI
- Organizarea unei sesiuni speciale în cadrul Conferintei IEEE - ICATE’16
- Raport de ceretare Download PDF
Etapa III (2017 - 9 luni):
- Nou ALS adaptiv + Pachete software (instrumente software)
- Publicare a 1 lucrari ISI Journal si 6 lucrari BDI
- Raport de ceretare final Download PDF
Rezultate (lucrari publicate):
1. Lungu, R., Lungu, M. Design of Automatic Landing Systems using the H-inf Control and the Dynamic Inversion. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control (Transactions of ASME), vol. 138, no. 2, 5 pp, 2016, ISSN: 0022-0434 (ISI Journal). Databases: ISI Web of Science.
2. Lungu, R., Lungu, M. Adaptive Flight Control Law Based on Neural Networks and Dynamic Inversion for Micro Aerial Vehicles. Neurocomputing Journal, vol. 199, pp. 40-49, 2016, ISSN: 0925-2312 (ISI Journal). Databases: ISI Web of Science.
3. Lungu, M., Lungu, R., Tutunea, D. Control of Aircraft Landing using the Dynamic Inversion and the H-inf Control. 17th International Carpathian Control Conference (ICCC 2016), Tatranská Lomnica, Slovak Republic, May 29 - June 1, 2016, pp. 461-466. Databases:IEEE Xplore.
4. Lungu, M., Lungu, R., Preotu, O. Estimation of Aircraft State during Landing by means of Multiple Observers. 23th International Conference on Systems, Signals and Image Processing (IWSSIP 2016), 23-25 May 2016, Bratislava, Slovakia. Databases: IEEE Xplore.
5. Lungu, M., Lungu, R. Reduced-Order Multiple Observer for Aircraft State Estimation during Landing. 11th edition of the International Conference on Trends in Aerospace, Robotics, Manufacturing Systems, Mechanical Engineering, Bioengineering, Power and Energy Engineering, Materials Engineering, Jupiter, 29 iunie - 2 iulie 2016; Applied Mechanics and Materials, vol. 841, 2014, pp. 253-259, 2016, DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.841.253 ISSN: 1660-9336 (ISI Proceedings). Databases: ISI Web of Science.
6. Lungu, M., Lungu, R., Grigorie, L., Preotu, O. The Influence of Atmospheric Turbulences on Aircraft Landing Process. International Conference on Applied and Theoretical Electricity – ICATE 2016 (ISI Proceedings). Databases: ISI Web of Science, IEEE Xplore.
7. Tudosie, A., Butu, A. Aircraft Landing With Decelerated Approach (Longitudinal Movement Model). International Conference on Applied and Theoretical Electricity – ICATE 2016 (ISI Proceedings). Databases: ISI Web of Science, IEEE Xplore.
8. Lungu, R., Lungu, M. Aircraft Landing Control Using the H-inf Control and the Dynamic Inversion Technique. Chapter in the book „Automation and Control Trends”, ISBN 978-953-51-2671-3 (editors: Pedro Ponce, Arturo Molina Gutierrez, Luis M. Ibarra). Intech Publisher, 2016, pp. 101-120. Databases: ISI Web of Science.
9. Lungu, M., Lungu, R. The Control of Airplane Landing in Longitudinal and Lateral-directional Planes by using the H-inf Control. 18th International Carpathian Control Conference (ICCC 2017), Sinaia, România, 28-31 Mai 2017 (ISI Proceedings). Databases: ISI Web of Science, IEEE Xplore.
10. Lungu, M., Lungu, R. Complete Landing Autopilot having Control Laws Based on Neural Networks and Dynamic Inversion. 18th International Carpathian Control Conference (ICCC 2017), Sinaia, România, 28-31 Mai 2017 (ISI Proceedings). Databases: ISI Web of Science, IEEE Xplore.
11. Lungu, M. Automatic control of aircraft landing by using the H2/H∞ control technique. The 36th IASTED International Conference on Modelling, Identification and Control (MIC 2017), February 20-21, 2017, Innsbruck, Austria, DOI: 10.2316/P.2017.848-004, pag. 222-229. Databases: Scopus.
12. Lungu, M., Lungu, R. Landing Autopilot for the Control of Airplane by using the H-inf Control. 12th International Conference on Aerospace, Robotics, Mechatronics, Mechanical Engineering, Manufacturing systems, Neurorehabilitation and Bioengineering (OPTIROB) 29 Iunie-3 Iulie 2017, Jupiter. International Journal of Modeling and Optimization (IJMO), vol. 7, nr. 3, 2017, ISSN: 2010-3697. Databases: Google Scholar, EI (INSPEC, IET), Engineering & Technology Digital Library, Crossref, DOAJ.
13. Voicu, S., Butu, F.L. H-Infinity Design for Automatic Landing System. 12th International Conference on Aerospace, Robotics, Mechatronics, Mechanical Engineering, Manufacturing systems, Neuroreha-bilitation and Bioengineering (OPTIROB), June 29- July 3, 2017, Jupiter. International Journal of Modeling and Optimization (IJMO), vol. 7, nr. 3, 2017, ISSN: 2010-3697. Databases: Google Scholar, EI (INSPEC, IET), Engineering & Technology Digital Library, Crossref, DOAJ.
14. Lungu, R., Lungu, M. Automatic control of the micro aerial vehicles’ attitude and position. International Journal of Micro Aerial Vehicles, vol. 9, nr. 1, pag. 61-73, 2017, ISSN: 1756-8293 (ISI Journal). Databases: ISI Web of Science.
15. Lungu, R., Lungu, M. Automatic Landing System using Neural Networks and Radio-technical Subsystems. Chinese Journal of Aeronautics, vol. 30, nr. 1, pag. 399-411, 2017, ISSN: 1000-9361 (ISI Journal). Factorde impact relativ revista: 1.070. Databases: ISI Web of Science.
16. Lungu, M., Lungu, R. Landing Auto-pilots for Aircraft Motion in Longitudinal Plane using Adaptive Control Laws Based on Neural Networks and Dynamic Inversion. Asian Journal of Control, vol. 19, nr. 1, pag. 302-315, 2017, ISSN:1561-8625 (ISI Journal). Databases: ISI Web of Science.
Contact:
Director de proiect: S.l. dr. ing Mihai Lungu
e-mail: Lma1312@yahoo.com, mlungu@elth.ucv.ro
Universitatea din Craiova
Facultatea de Inginerie Electrica
B-dul Decebal, nr. 107, Cod postal: 200440, Craiova, Dolj, Romania