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Validation of a mathematical model for Bell 427 helicopter using parameter estimation techniques and flight test data

Crisan, Emil Gabriel (2005). Validation of a mathematical model for Bell 427 helicopter using parameter estimation techniques and flight test data. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Certification requirements, optimization and minimum project costs, design of flight control laws and the implementation of flight simulators are among the principal applications of system identification in the aeronautical industry. This document examines the practical application of parameter estimation techniques to the problem of estimating helicopter stability and control derivatives from flight test data provided by Bell Helicopter Textron Canada.

The purpose of this work is twofold: a time-domain application of the Output Error method using the Gauss-Newton algorithm and a frequency-domain identification method to obtain the aerodynamic and control derivatives of a helicopter. The adopted model for this study is a fully coupled, 6 degree of freedom (DoF) state space model. The technique used for rotorcraft identification in time-domain was the Maximum Likelihood Estimation method, embodied in a modified version of NASA's Maximum Likelihood Estimator program (MMLE3) obtained from the National Research Council (NRC). The frequency-domain system identification procedure is incorporated in a comprehensive package of user-oriented programs referred to as CIFER®.

The coupled, 6 DoF model does not include the high frequency main rotor modes (flapping, lead-lag, twisting), yet it is capable of modeling rotorcraft dynamics fairly accurately as resulted from the model verification. The identification results demonstrate that MMLE3 is a powerful and effective tool for extracting reliable helicopter models from flight test data. The results obtained in :frequency-domain approach demonstrated that CIFER® could achieve good results even on limited data.

Titre traduit

Validation of a mathematical model for the Bell 427 helicopter using parameter estimation techniques and flight test data

Résumé traduit

Les demandes de certification, d'optimisation et des coûts minimaux des projets, le design des lois de commande de vol et l'implantation des simulateurs de vol se trouvent parmi les applications principales de l'identification des systèmes dans l'industrie aéronautique. Ce mémoire analyse l'application pratique des techniques d'estimation de paramètres aux problèmes d'estimation des dérivées de stabilité et contrôle à partir des données d'essais en vol fournies par Bell Helicopter Textron Canada.

Ce travail consiste en deux parties: l'application dans le domaine du temps de la méthode d'erreur de la sortie en utilisant l'algorithme de Gauss - Newton et la méthode d'identification dans le domaine de la fréquence pour l'obtention des dérivées aérodynamiques et de contrôle des hélicoptères. Le modèle utilisé dans l'étude est le modèle sous forme d'espace d'état en six degrés de liberté. La technique utilisée pour l'identification des hélicoptères dans le domaine du temps est la méthode d'estimation de probabilité maximale des paramètres (Maximum Likelihood Estimation method) et elle est incluse dans la version modifiée du programme d'estimation des paramètres de la NASA (Modified Maximum Likelihood Estimator program, MMLE3) obtenu de la part de National Research Council (NRC). La procédure d'identification des systèmes dans le domaine de fréquence est incorporée dans l'ensemble des programmes orientés vers l'utilisateur et appelés CIFER.

Le modèle en 6 degrés de liberté n'inclut pas les modes du rotor principal aux très hautes fréquences, mais la dynamique de l'hélicoptère est modélisée aussi précisément que celle calculée par la validation du modèle. Les résultats d'identification montrent que MMLE3 est un outil puissant et efficace pour l'extraction des modèles d'hélicoptères à partir des données d'essais en vol. Les résultats obtenus par l'approche dans le domaine de fréquence montrent que CIFER peut donner des bons résultats même sur des données d'essais en vol limitées.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis submitted to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in automated production engineering" Bibliogr : f. [125]-126
Mots-clés libres: Bell (Hélicoptère) Vol Simulateurs
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Mureithi, Njuki
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 24 févr. 2011 20:03
Dernière modification: 06 déc. 2016 21:53
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/387

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