Controle preditivo não linear aplicado ao Sistema de Piloto Automático de mísseis

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Sousa, Jonaylton Moura de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Militar de Engenharia (IME)
• Palavras-chave em Português: MPC; Não linear; Míssil; Mecatrônica (DGPM-305)
• Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846874

Esta dissertação aborda o desenvolvimento e a aplicação do Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC), em sistemas de piloto automático de mísseis. A modelagem matemática detalhada de mísseis axissimétricos controlados por aletas é apresentada, incluindo simplifi- cações práticas que mantêm a precisão necessária para o controle efetivo em todo o envelope de voo. Com base nessa modelagem, um controlador MPC Não Linear é desenvolvido e testado por meio de simulações. Seu desempenho é comparado com outro controlador, o qual utiliza um método de controle robusto avançado em que as não linearidades da planta são modeladas como incertezas e descritas por Restrições Quadráticas Integrais (IQC). Dessa forma, evidencia-se a viabilidade e a eficácia do MPC em aplicações complexas e não lineares como o controle de piloto automático de mísseis. Ressalta-se a simplicidade, a intuitividade e a precisão do MPC, especialmente quando aplicado a sistemas com modelagem matemática bem definida. O desempenho do controlador MPC mostra-se superior em comparação ao controlador IQC em simulações nominais, apresentando esta- bilidade robusta a variações paramétricas e capacidade de implementação em tempo real, dadas as rápidas soluções de otimização alcançadas. Contribuições significativas incluem a formulação de uma equação aproximada para a pressão dinâmica em fluidos compressíveis, para diferentes valores do número de Mach e de altitude, e a proposição de um controlador MPC com dois modelos internos, um para predição e outro para atualização de estados. Limitações identificadas abrem caminho para pesquisas futuras, sugerindo a inclusão de técnicas de controle robusto no MPC, a aplicação de dados aerodinâmicos de mísseis, que sejam mais realistas, e a consideração da dinâmica completa de 6 Graus de Liberdade (6-DOF). Este trabalho não apenas avança o conhecimento no campo do controle MPC Nominal, mas também estabelece uma base sólida para pesquisas futuras na área de sistemas de controle MPC Não Linear e Robusto.