Control du vol en phase de croisière d'un avion de transport par la commande Modal

Abstract

In aviation, flight controls are the system linking the pilot to the aerodynamic surfaces, which allow for modifying the aircraft's attitude and trajectory. This system consists of control devices (such as a control stick), control surface actuators (servo controls, or hydraulic or electric cylinders), and a more or less sophisticated transmission system that connects them. In an aircraft with electrical flight controls, orders from the control devices are converted into electrical signals and sent to computers responsible for developing commands for each control surface actuator. These computers also use data from the aircraft's sensors (inertial measurement units, Pitot tubes, etc.). Specifically, since the advent of electrical flight controls (CDVE), modal control theory has been successfully applied to the tuning of flight control laws. The autopilot in civil aircraft remains today the flagship application that illustrates these techniques. A modal control application will be presented here: the autopilot in the cruise phase. The sensitivity of control laws to external disturbances on the one hand and model variations on the other will be discussed.

Résumé En aviation, les commandes de vol sont le système faisant le lien entre le pilote et les gouvernes aérodynamiques, qui permettent de modifier l'attitude et la trajectoire de l'avion. Ce système est composé d'organes de pilotage (manche par exemple), d'actionneurs de gouvernes (servocommandes, ou vérins hydrauliques ou électriques), et d'un système de transmission plus ou moins sophistiqué qui les relie. Sur un avion à commandes de vol électriques, les ordres provenant des organes de pilotage sont convertis en signaux électriques, et envoyés vers des calculateurs chargés d'élaborer des commandes pour chaque actionneur de gouverne. Ces calculateurs exploitent également des données provenant de capteurs de l'avion (centrales à inertie, sondes Pitot, etc.). Plus particulièrement depuis l'apparition des commandes de vol électriques (CDVE), la théorie de la commande modale est appliquée avec succès au réglage des lois de commande de vol. Le pilotage automatique des avions civils reste encore aujourd'hui l'application phare permettant d'illustrer ces techniques. Une application de la commande modale sera présentée ici : le pilotage automatique en phase de croisière. La sensibilité des lois de commande aux perturbations externes d'une part et aux variations de modèle d'autre part seront abordées.

في الطيران تعتبر أنظمة التحكم بالطيران النظام الذي يربط بين الطيار وأسطح التحكم الهوائية التي تسمح بتغيير موقف ومسار الطائرة. يتكون هذا النظام من أدوات التحكم مثل عصا القيادة، ومشغلات أسطح التحكم (محركات التحكم، أو الأسطوانات الهيدروليكية أو في الطائرات ذات أنظمة التحكم بالطيران الكهربائية، يتم تحويل الأوامر القادمة من الكهربائية)، ونظام نقل أكثر أو أقل تعقيدًا يربط بينهم أدوات التحكم إلى إشارات كهربائية وإرسالها إلى الحواسيب التي تقوم بإعداد أوامر لكل مشغل من مشغلات أسطح التحكم. تستغل هذه على وجه الخصوص، منذ الحواسيب أيضا البيانات القادمة من مستشعرات الطائرة الوحدات المركزية بالقصور الذاتي، مجسات بيتوت، إلخ) ، تم تطبيق نظرية التحكم النمطي بنجاح على ضبط قوانين التحكم بالطيران يظل الطيار ظهور أنظمة التحكم بالطيران الكهربائية الآلي للطائرات المدنية (CDVE) حتى اليوم التطبيق الرائد الذي يسمح بتوضيح هذه التقنيات. سيتم تقديم تطبيق للتحكم النمطي هنا: الطيار الآلي في مرحلة الطيران العادي. سيتم مناقشة حساسية قوانين التحكم للاضطرابات الخارجية من جهة وتغيرات النموذج من جهة أخرى