Il corso intende fornire agli allievi gli strumenti per comprendere i problemi fondamentali del controllo del velivolo. Si approfondiscono quindi innanzi tutto quelle conoscenze di dinamica del volo, non ancora in possesso degli allievi, che costituiscono la base per il progetto dei principali sistemi di controllo. Dopo lo studio della risposta del velivolo al comando ed al disturbo atmosferico, vengono fornite le nozioni fondamentali relative al controllo convenzionale che impiega metodi di progetto classici, seguendo una trattazione che fa riferimento al modello linearizzato.

Ci si aspetta che gli studenti imparino a progettare autopiloti semplici e sistemi automatici di aumento della stabilità e che nello stesso tempo acquisiscano una conoscenza generale degli obbiettivi del progetto dei moderni sistemi di controllo del volo. Gli studenti dovrebbero inoltre acquisire la capacità di modellare e progettare il sistema di controllo di sistemi dinamici lineari (e non) con l’utilizzo del software Simulink.

E’ richiesto che gli studenti conoscano gli argomenti trattati nei corsi precedenti di Meccanica del Volo e che abbiano comunque nozioni sulla modellazione matematica dei sistemi dinamici.

Definizione delle equazioni del moto in atmosfera uniforme (3 ore).
Richiami ai concetti di risposta del velivolo in campo lineare (39 ore):
o rappresentazione stato-spazio
o rappresentazione per funzioni di trasferimento
o risposta al comando
o risposta in frequenza
o turbolenza e raffica
Flying/handling qualities e specifiche militari (3 ore)
Programma di sviluppo di un FCS (3 ore)
Progettare nel rispetto delle normative: definizione delle specifiche (3 ore)
Approccio classico al controllo(15 ore):
o controllo feedback proporzionale
o reti di compensazione (compensatori Lag/Lead o di tipo PID).
o controllabilità ed osservabilità
o state feedback vs. output feedback
Esempi di leggi di controllo nel FCS (15 ore):
o Stability Augmentation Systems:
o Control Augmentation Systems
o Autopilot Systems

La materia, visto il suo aspetto pratico ed applicativo, si presta allo svolgimento di esercizi per ciascuno degli argomenti trattati. Le esercitazioni occuperanno quindi poco meno della metà del tempo di didattica frontale. Soprattutto sulla parte di progetto dei sistemi di controllo del volo le esercitazioni saranno svolte al laboratorio di calcolo. Si utilizzeranno inoltre simulatori di volo numerici.

Vengono fornite le dispense complete in supporto al corso.
Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
• Robert Nelson, Flight Stability and Automatic Control, 2nd edition, McGraw-Hill Co., 1998
• Brian L Stevens Frank L Lewis, Aircraft control and simulation, Wiley-Interscience, 2003

La valutazione consiste in un tradizionale esame orale durante il quale verranno poste al candidato due o tre domande per le quali può essere richiesto anche lo svolgimento di brevi calcoli. La discussione delle esercitazioni contribuiscono alla valutazione finale.