Moodle FEL ČVUT
Systémy řízení letu
B241 - Zimní 2024/2025
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Systémy řízení letu - B3M35SRL
Hlavní kurz
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět se zabývá problematikou návrhu algoritmů řízení pro autopiloty a navazující automatizované letadlové řídicí systémy (udržování letové hladiny, kurzu, přistávací manévr apod.). Při návrhu a simulacích budeme vycházet z reálných modelů našich i zahraničních existujících letadel, podrobné informace se dozvíte o řídicím a informačním systému evropských Airbusů. Vedle klasických metod (ZPK, frekvenční metody) a postupného uzavírání jednotlivých zpětnovazebních smyček se naučíme využívat i modernější mnoharozměrové regulátory pro zaručení optimality či robustnosti výsledného řídicího systému, což klasický návrh nemůže nikdy zcela postihnout. Závěrečné přednášky a cvičení jsou věnovány algoritmům plánování trajektorie a antikolizním systémům.
Cíle studia
Návrh a validace algoritmů řízení pro autopiloty a navazující automatizované letadlové řídicí systémy (udržování letové hladiny, kurzu, přistávací manévr apod.).
Osnovy přednášek
1. Systémy řízení letu, jejich struktura a členění. Přehled senzorů pro určení polohy a orientace. Servomechanismy.
2. Dynamické vlastnosti letadla, působící síly a momenty předpoklady pro odvození modelu. Nelineární modely, rovnice silové, momentové a kinematické.
3. Linearizace modelů, možnosti separace rovnic.
4. Stabilizace polohových úhlů letadla, koordinovaná zatáčka, autopiloty, jejich struktura, požadavky, vlastnosti.
5. Obvody pro zvýšení stability a řiditelnosti (SAS, CAS), požadavky, obvody pro různé režimy letu.
6. Vedení letadla po trati s využitím dat ze systémů VOR a GPS.
7. Konečné přiblížení letadla před přistáním, jeho etapy a zvláštnosti jejich řízení.
8. Aplikace LQ a LQG regulace pro vybrané úlohy řízení letadla.
9. Robustní H-infinity autopiloty.
10. Aktivní potlačení vibrací, modální model, spillover.
11. Plánování letu - optimální trajektorie, bezletové zóny.
12. Plánování letu - modifikace trajektorie v průběhu letu, interakce s řízením letového provozu.
13. Systémy a metody pro řešení kolizních situací mezi letouny.
14. Modelování a simulace letecké dopravy.
2. Dynamické vlastnosti letadla, působící síly a momenty předpoklady pro odvození modelu. Nelineární modely, rovnice silové, momentové a kinematické.
3. Linearizace modelů, možnosti separace rovnic.
4. Stabilizace polohových úhlů letadla, koordinovaná zatáčka, autopiloty, jejich struktura, požadavky, vlastnosti.
5. Obvody pro zvýšení stability a řiditelnosti (SAS, CAS), požadavky, obvody pro různé režimy letu.
6. Vedení letadla po trati s využitím dat ze systémů VOR a GPS.
7. Konečné přiblížení letadla před přistáním, jeho etapy a zvláštnosti jejich řízení.
8. Aplikace LQ a LQG regulace pro vybrané úlohy řízení letadla.
9. Robustní H-infinity autopiloty.
10. Aktivní potlačení vibrací, modální model, spillover.
11. Plánování letu - optimální trajektorie, bezletové zóny.
12. Plánování letu - modifikace trajektorie v průběhu letu, interakce s řízením letového provozu.
13. Systémy a metody pro řešení kolizních situací mezi letouny.
14. Modelování a simulace letecké dopravy.
Osnovy cvičení
Cvičení předmětu jsou věnována návrhovým a simulačním příkladům a případovým studiím a práci na semestrálních úlohách. V rámci kurzu jsou zadány dvě rozsáhlejší semestrální práce - návrh a validace systému řízení pro střední dopravní letoun a návrh a simulace nelineárnímu systému pro stabilizaci satelitu kolem jedné osy.
Literatura
Nelson, Flight stability and automatic control, Springer, 2003, ISBN: 978-0070462731.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Požadavky
Základy systémů, signálů a řízení.
Flight Control Systems - BE3M35SRL
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | angličtina |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
The course is devoted to classical and modern control design techniques for autopilots and flight control systems. Particular levels are discussed, starting with the dampers attitude angle stabilizers, to guidance and navigation systems. Next to the design itself, important aspects of aircraft modelling, both as a rigid body and considering flexibility of the structure, are discussed
Cíle studia
Design and validation of flight control laws for aerospace applications.
Osnovy přednášek
1. Introduction. Motivation.
2. Modelling the aircraft dynamics.
3. Linearized equations of motion. Longitudinal and lateral dynamics.
4. Longitudinal motin:dampers, attitude hold autopilots.
5. Lateral motion:dampers, attitude hold autopilots.
6. Quadratic-optimal design of dampers.
7. Quadratic-optimal design and attitude hold autopilots.
8. Path following problems: horizontal plane.
9. Stabilization of vertical speed.
10. Final approach.
11. Automatic landing systems.
12. Mission planning
13. Automatic avoidance ad conflicts resolution.
14. Air traffic modelling and control.
2. Modelling the aircraft dynamics.
3. Linearized equations of motion. Longitudinal and lateral dynamics.
4. Longitudinal motin:dampers, attitude hold autopilots.
5. Lateral motion:dampers, attitude hold autopilots.
6. Quadratic-optimal design of dampers.
7. Quadratic-optimal design and attitude hold autopilots.
8. Path following problems: horizontal plane.
9. Stabilization of vertical speed.
10. Final approach.
11. Automatic landing systems.
12. Mission planning
13. Automatic avoidance ad conflicts resolution.
14. Air traffic modelling and control.
Osnovy cvičení
Labs are devoted to two semestral projects - autopilot design and a satellite stabilzation hybrid control system design and simulation validation.
Literatura
Nelson, Flight stability and automatic control, Springer, 2003, ISBN: 978-0070462731.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Požadavky
Signals, systems and controls fundamentals.
Control Systems for Aircraft and Spacecraft - BE3M35CSA
| Kredity | 7 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | angličtina |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
\\Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/XE35CSA
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. System Theory and Cybernetics, Object, Model, System
2. Linear and Nonlinear Continuous Time Systems
3. Linear and Nonlinear Discrete Time Systems
4. Qualitative Properties of Nonlinear Systems, Bifurcation and Chaos
5. Realization of SISO Systems
6. Composite Systems
7. Stability and Robustness
8. Reachability and Observability
9. Decomposition and Realization, Order Reduction
10. State Feedback
11. State Observers. Separation Principle
12. Output Feedback
13. Uncertainty and its Descriptrion. Stochastic Systems
14. Properties of Output Stochastic Signal. Realization Theorem
2. Linear and Nonlinear Continuous Time Systems
3. Linear and Nonlinear Discrete Time Systems
4. Qualitative Properties of Nonlinear Systems, Bifurcation and Chaos
5. Realization of SISO Systems
6. Composite Systems
7. Stability and Robustness
8. Reachability and Observability
9. Decomposition and Realization, Order Reduction
10. State Feedback
11. State Observers. Separation Principle
12. Output Feedback
13. Uncertainty and its Descriptrion. Stochastic Systems
14. Properties of Output Stochastic Signal. Realization Theorem
Osnovy cvičení
The aim of the laboratories is to explain theory presented by the lectures and to solve given problem using MATLAB.
1. Introduction and Repetition
2. Dynamical Properties of Continuous and Discrete Time Systems
3. Examples of Economic, Ecologic and Technical Systems
4. Qualitative Analysis of Nonlinear Systems
5. Discrete Time Systems. Chaotical Behavior of Systems
6. Linear Systems, Linearization, Realization
7. Composite Systems
8. Criterions of Stability, Robust Stability Criterion
9. Criterions of Controllability and Observability
10. System Order Reduction,
11. Examples how to Change Dynamic Properties of System
12. State Observer Design
13. Analysis of Stochastic Systems
14. Realization of Random Signals
1. Introduction and Repetition
2. Dynamical Properties of Continuous and Discrete Time Systems
3. Examples of Economic, Ecologic and Technical Systems
4. Qualitative Analysis of Nonlinear Systems
5. Discrete Time Systems. Chaotical Behavior of Systems
6. Linear Systems, Linearization, Realization
7. Composite Systems
8. Criterions of Stability, Robust Stability Criterion
9. Criterions of Controllability and Observability
10. System Order Reduction,
11. Examples how to Change Dynamic Properties of System
12. State Observer Design
13. Analysis of Stochastic Systems
14. Realization of Random Signals
Literatura
[1] Kailath, T.: Linear Systems. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New York,
1980
[2] Antsaklis, P.J., Michel, A.N.: Linear Systems. The McGraw-Hill Co., 1997
1980
[2] Antsaklis, P.J., Michel, A.N.: Linear Systems. The McGraw-Hill Co., 1997
Požadavky
Basic knowledge of Linear algebra, Basic knowledge of control theory.
Systémy řízení letu - B9M35SRL
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět se zabývá problematikou návrhu algoritmů řízení pro autopiloty a navazující automatizované letadlové řídicí systémy (udržování letové hladiny, kurzu, přistávací manévr apod.). Při návrhu a simulacích budeme vycházet z reálných modelů našich i zahraničních existujících letadel, podrobné informace se dozvíte o řídicím a informačním systému evropských Airbusů. Vedle klasických metod (ZPK, frekvenční metody) a postupného uzavírání jednotlivých zpětnovazebních smyček se naučíme využívat i modernější mnoharozměrové regulátory pro zaručení optimality či robustnosti výsledného řídicího systému, což klasický návrh nemůže nikdy zcela postihnout. Závěrečné přednášky a cvičení jsou věnovány algoritmům plánování trajektorie a antikolizním systémům.
Cíle studia
Návrh a validace algoritmů řízení pro autopiloty a navazující automatizované letadlové řídicí systémy (udržování letové hladiny, kurzu, přistávací manévr apod.).
Osnovy přednášek
1. Systémy řízení letu, jejich struktura a členění. Přehled senzorů pro určení polohy a orientace. Servomechanismy.
2. Dynamické vlastnosti letadla, působící síly a momenty předpoklady pro odvození modelu. Nelineární modely, rovnice silové, momentové a kinematické.
3. Linearizace modelů, možnosti separace rovnic.
4. Stabilizace polohových úhlů letadla, koordinovaná zatáčka, autopiloty, jejich struktura, požadavky, vlastnosti.
5. Obvody pro zvýšení stability a řiditelnosti (SAS, CAS), požadavky, obvody pro různé režimy letu.
6. Vedení letadla po trati s využitím dat ze systémů VOR a GPS.
7. Konečné přiblížení letadla před přistáním, jeho etapy a zvláštnosti jejich řízení.
8. Aplikace LQ a LQG regulace pro vybrané úlohy řízení letadla.
9. Robustní H-infinity autopiloty.
10. Aktivní potlačení vibrací, modální model, spillover.
11. Plánování letu - optimální trajektorie, bezletové zóny.
12. Plánování letu - modifikace trajektorie v průběhu letu, interakce s řízením letového provozu.
13. Systémy a metody pro řešení kolizních situací mezi letouny.
14. Modelování a simulace letecké dopravy.
2. Dynamické vlastnosti letadla, působící síly a momenty předpoklady pro odvození modelu. Nelineární modely, rovnice silové, momentové a kinematické.
3. Linearizace modelů, možnosti separace rovnic.
4. Stabilizace polohových úhlů letadla, koordinovaná zatáčka, autopiloty, jejich struktura, požadavky, vlastnosti.
5. Obvody pro zvýšení stability a řiditelnosti (SAS, CAS), požadavky, obvody pro různé režimy letu.
6. Vedení letadla po trati s využitím dat ze systémů VOR a GPS.
7. Konečné přiblížení letadla před přistáním, jeho etapy a zvláštnosti jejich řízení.
8. Aplikace LQ a LQG regulace pro vybrané úlohy řízení letadla.
9. Robustní H-infinity autopiloty.
10. Aktivní potlačení vibrací, modální model, spillover.
11. Plánování letu - optimální trajektorie, bezletové zóny.
12. Plánování letu - modifikace trajektorie v průběhu letu, interakce s řízením letového provozu.
13. Systémy a metody pro řešení kolizních situací mezi letouny.
14. Modelování a simulace letecké dopravy.
Osnovy cvičení
Cvičení předmětu jsou věnována návrhovým a simulačním příkladům a případovým studiím a práci na semestrálních úlohách. V rámci kurzu jsou zadány dvě rozsáhlejší semestrální práce - návrh a validace systému řízení pro střední dopravní letoun a návrh a simulace nelineárnímu systému pro stabilizaci satelitu kolem jedné osy.
Literatura
Nelson, Flight stability and automatic control, Springer, 2003, ISBN: 978-0070462731.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Stevens, Lewis, Aircraft simulation and control. Wiley, 2003, ISBN: 978-0471371458.
Požadavky
Základy systémů, signálů a řízení.