Controle nebuloso aplicado em asas adaptativas utilizando ligas de memória de forma

Abstract

Asas adaptativas são estruturas capazes de alterar sua forma para permitir uma maior controlabilidade da aeronave em manobras. Aeronaves com capacidade de se adaptar prometem uma distinta vantagem em relação às aeronaves convencionais, por serem capazes de voar em diferentes tipos de missões e realizar manobras extremas. O objetivo principal deste trabalho é ilustrar uma aplicação de controle angular ativo em asas adaptativas utilizando ligas de memória de forma. No modelo de asa proposto, deseja-se estabelecer uma forma para o perfil aerodinâmico a partir da determinação de um ângulo entre duas seções da asa. Este ângulo é atingido pelo efeito de memória de forma da liga através da passagem de uma corrente elétrica. A função da corrente elétrica é alterar a temperatura dos atuadores através do efeito Joule, modificando a forma da liga. Este material é capaz de converter energia térmica em energia mecânica, e uma vez deformado permanentemente, o material pode retornar a sua condição original de forma através de seu aquecimento. Devido à presença de efeitos não lineares principalmente no modelo matemático da liga, este trabalho propõe a aplicação de um sistema de controle angular baseado na lógica nebulosa do tipo Mandani. Dentre as principais vantagens do controlador nebuloso utilizado, destaca-se: a não necessidade do conhecimento detalhado do modelo a ser controlado. A metodologia de controle nebuloso apresentada revelou-se bastante eficiente no caso estudado, permitindo ao sistema atingir características satisfatórias de amortecimento e estabilidade. Através de ensaios experimentais, o desempenho do controlador nebuloso é comparado com um controlador liga-desliga aplicado em um protótipo de aerofólio construído

Morphing wings are structures that can alter its shape to allow greater controllability of aircraft maneuvers. Aircraft with a capacity for adapting can have great advantage over conventional aircraft, in order to fly in different types of missions and perform extreme maneuvers. The main objective of this work is to illustrate an application of angular active control in morphing wings using shape memory alloys. In the proposed wing model, one wants to establish the shape of the airfoil based on the determination of an angle between two sections of the wing. This angle is obtained by the effect of the shape memory of the alloy by passing an electric current. The function of the electric current is to change the temperature of the wire through the Joule effect, changing the shape of the alloy. This material can change thermal energy into mechanical energy and once permanently deformed, the material can return to its original shape by heating. Due to the presence of nonlinear effects, especially in the mathematical model of the alloy, this work proposes the application of a control system based on fuzzy logic. Among the main advantages of fuzzy controller used, it stands out: the not need detailed knowledge of the model to be controlled. The fuzzy control methodology presented proved to be very efficient in the case studied, allowing the system to achieve satisfactory characteristics of cushioning and stability. Through experimental tests, the performance of the fuzzy controller is compared with an on-off controller applied in a built aerofoil prototype