Intelligent control of the lateral motion of Boeing 747

Abstract

Abstract The rapid advancement of the aircraft design from the first successful airplane, which is due to Wright’s brothers, with very limited capabilities to today’s high-performance commercial, military, and general aviation aircraft required the development of many technologies, including flight controls. Today’s aircraft design rely heavily on automatic control systems to monitor and control many of the aircraft’s subsystems. The development of automatic control systems have played a key role in the growth of civil and military aviation, and have aided the flight crew in flight management, navigation, and increasing the stability features of the airplane. This thesis investigates the control design problem for the lateral motion of the Boeing 747 aircraft using model-based control strategies. In fact, mathematical modeling is a powerful tool that is extensively used to describe real-life problems illuminating different disciplines of science and engineering including the field of aerospace engineering. Therefore, to achieve the investigated control objective, the important step of deriving the mathematical model of the aircraft’s dynamics is given. Then, a background review of two different types of control techniques is provided. The first control method, which is ProportionalIntegral-Derivative (PID) controller, belongs to the classical control theory field while the second one, which is fuzzy logic controller, belongs to modern control theory. The performance of both synthesized control strategies is tested on the dynamics of Boeing 747 plane. Furthermore, qualitative comparative study between the aforementioned control techniques is presented.

Résumé: L’avancement rapide de la conception des avions du premier avion réussi, qui est dû aux frères ‘Wright’, avec des capacités très limitées à celles des avions hautes performances d’aujourd’hui. avions commerciaux, militaires et d’aviation générale ont nécessité le développement de nombreux technologies, y compris les commandes de vol. Aujourd’hui, la conception des avions repose largement sur les systèmes de contrôle pour surveiller et contrôler de nombreux sous-systèmes de l’avion. Le développement des systèmes de contrôle automatique ont joué un rôle clé dans la croissance de la société civile et l’aviation militaire et ont aidé l’équipage de conduite dans la gestion des vols, la navigation augmente les caractéristiques de stabilité de l’avion. Cette thèse examine le problème de conception de contrôle pour le mouvement latéral du Boeing 747 utilisant des stratégies de contrôle basées sur un modèle. En fait, la modélisation mathématique est un outil puissant qui est largement utilisé pour décrire des problèmes de la vie réelle éclairant différentes disciplines des sciences et du génie, y compris le domaine du génie aérospatial. Par conséquent, pour atteindre l’objectif de contrôle recherché, l’importante étape qui consiste à dériver le modèle mathématique de la dynamique de l’avion est donné. Ensuite, une revue de fond sur deux types différents de techniques de contrôle est fournie. La première méthode de contrôle, qui est un contrôleur PID (Proportional-Integral-Derivative), appartient à la théorie du contrôle classique tandis que la seconde, qui est un contrôleur de logique floue, appartient au contrôle moderne . La performance des deux stratégies de contrôle synthétisées est testée sur la dynamique de Boeing 747 . En outre, une étude comparative qualitative entre les deux techniques de contrôle susmentionnées est présenté.