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Development and validation of control methods for an actuation system in a morphing wing and aileron system

Nguyen, Duc-Hien (2017). Development and validation of control methods for an actuation system in a morphing wing and aileron system. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, Ecole de technologie supérieure.

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Résumé

Morphing wing technology is one of the most efficient approaches to reduce fuel consumption and air pollution. The project, called “CRIAQ MDO 505”, was created to explore and evaluate the morphing wing technology. A wing tip system composed of a wing and an aileron was designed and manufactured by the CRIAQ team at the LARCASE. In the context of this project, an optimization approach was studied to improve the aerodynamic performance by changing a wing’s shape. Different methodologies were applied to control four internal actuators attached inside the morphing wing. These actuators morph the upper skin of the wing so that the transition region moves from the wing leading edge to its trailing edge.

The research presented here is a part of the MDO 505 project. The aim of this research is to model, simulate and validate the control methods for the wing-tip morphing control system. ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System), an adaptive control algorithm, was selected for the morphing wing-tip control. A combination of neural networks and adaptive fuzzy control, ANFIS takes advantage of the fuzzy inference system (FIS) and of the selflearning abilities of the neural network, and thus offers a promising approach for the stability and accuracy of the proposed control system. The simulation and experimental results were acquired using National Instruments (NI) Veristand, Maxon drives and MATLAB/Simulink software. Experimental tests were carried out at the IAR-NRC Wind Tunnel in Ottawa to validate the simulation results. The results showed the potential for applying intelligent control methods to improve the performance of aircraft using morphing wing technology.

Titre traduit

Développement et validation de procédés de commande pour un système d'actionnement dans un système d'aileron et d'aile déformable

Résumé traduit

La technologie d’aile déformable (ou « Morphing Wing ») est l'une des approches les plus efficaces pour réduire la consommation de carburant et la pollution de l'air. Le projet CRIAQ MDO 505 a été créé pour explorer et évaluer les déformations des ailes. Un système compose d'une aile et d'un aileron a été construit par l'équipe du CRIAQ au LARCASE. Dans le cadre de ce projet, une approche d'optimisation a été étudiée pour améliorer les performances aérodynamiques en modifiant la forme d'une aile. Différentes méthodes de contrôle ont été appliquées pour contrôler quatre actionneurs internes fixés à l'intérieur de l'aile déformable. Ces actionneurs modifient la peau supérieure de l'aile de sorte que la région de transition se déplace du bord d'attaque vers le bord de fuite.

La recherche présentée ici fait partie du projet MDO 505. Le but de cette recherche est de modéliser, simuler et valider les méthodes de contrôle pour le système de contrôle de l’aile déformable. ANFIS, un algorithme de contrôle adaptatif, a été sélectionné comme algorithme de contrôle pour le contrôle de cette aile déformable. Une combinaison de réseaux de neurones et de contrôle flou adaptatif, ANFIS tire parti du système d'inférence floue (FIS) et des capacités d'auto-apprentissage du réseau neuronal, et offre une approche prometteuse pour la stabilité et la précision du système de contrôle proposé. Les résultats expérimentaux et de simulation ont été obtenus avec le soutien de National Instrument (NI) Veristand, et ont utilisé le lecteurs Maxon et le logiciel MATLAB / Simulink. Des essais expérimentaux ont été effectués dans la soufflerie de l’IAR- CNRC à Ottawa pour valider les résultats de la simulation. Les résultats obtenus montrent le potentiel d'application de méthodes de contrôle intelligentes pour améliorer les performances de la technologie d’aile déformable.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in aerospace engineering". Bibliographie : pages 111-115
Mots-clés libres: Actionneurs Commande automatique. Avions Ailes. Avions Ailerons. Actionneurs Commande automatique Modèles mathématiques. Systèmes adaptatifs. Réseaux neuronaux (Informatique) Systèmes flous. Essais en soufflerie aérodynamique. adaptable, déformable, système d'actionnement, ANFIS
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 21 sept. 2017 14:57
Dernière modification: 21 sept. 2017 14:57
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1930

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