MGA804 Stabilité

École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Maîtrise en génie
Plan de cours
Cours
Crédits
Trimestre
Professeur
: MGA804 Stabilité et commande de vol Fly-by-wire
: 3
: Automne 2014
: Ouassima Akhrif
DESCRIPTION SOMMAIRE
Ce cours vise à introduire les étudiants aux notions de stabilité statique et dynamique
d’un avion et au développement de lois de contrôle pour assurer la stabilité et le
pilotage automatique des avions. Pour cela, les étudiants devront apprendre à,
développer le modèle dynamique complet d’un avion, séparer les mouvements
longitudinal et latéral et analyser les critères de qualité de vol associés aux avions à
commande électrique « Fly-by-Wire ». Des stabilisateurs de tangage, lacet et roulis
seront développés et analysés. Des pilotes automatiques pour le maintien de l’altitude
et le contrôle de vitesse seront aussi développés utilisant aussi bien des lois de
commande classiques que modernes. Les étudiants pourront apprécier les
améliorations de performance apportées par la commande moderne. Plusieurs modèles
d’avions seront simulés et commandés via Matlab/Simulink. Des projets en équipe sur
la conception de pilotes automatiques et leur application à des modèles d’avions seront
réalisés sur un logiciel professionnel de simulation de vol à voilure fixe : FlightSim.
OBJECTIFS DU COURS
L’objectif du cours est d’apprendre aux étudiants comment :
i.
Analyser le comportement statique et dynamique d’un avion
ii. Classer les qualités de manoeuvrabilité d’un avion selon les normes aéronautiques;
iii.
Concevoir des lois de commande classiques pour la stabilisation et le pilotage de
l’avion.
iv.
Développer des lois de commande modernes et les appliquer à des avions
électriques (fly-by-wire) pour en assurer la stabilité et le contrôle dynamique.
STRATÉGIE PÉDAGOGIQUE
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Prestation hebdomadaire d’un cours magistral.
Solutions de problèmes en cours.
Projets et travaux de recherche en équipe
Devoirs à travailler et à remettre individuellement
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PLAGIAT ET FRAUDE
Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de cycles
supérieurs » s’appliquent dans ce cours comme dans tous les cours du Département de
génie électrique. Afin de sensibiliser les étudiants au respect de la propriété intellectuelle,
tous les étudiants doivent consulter le document Citer, pas plagier !
ÉVALUATION
Examen mi-session
Projet intégrateur
Devoirs
45 % (24 octobre 2014)
30 %
25 %
ABSENCE À UN EXAMEN : Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant
devra justifier son absence auprès de la Coordonnatrice - Affaires départementales (Génie
électrique) pour un examen durant le trimestre et auprès du Directeur du Service de la gestion
académique pour un examen final. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée
par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen, entraînera l’attribution
de la note zéro (0).
CONTENU
Introduction (3 heures)
− Historique
− Définitions de base
− Atmosphère
− Instruments de vol
Principes de la mécanique de vol (6 heures)
− Surfaces de contrôle longitudinal et latéral
− Équilibre statique
− Stabilité et contrôle statique (longitudinal)
− Stabilité et contrôle latéral
Modèle dynamique de l’avion (6 heures)
− Repères
− Transformation d’Euler
− Lois physiques
− Équations dynamiques non-linéaires
− Équations dynamiques linéarisées
− Dérivées de stabilité
− Mouvement longitudinal
− Mouvement latéral
Stabilité dynamique (6 heures)
− Amortissement, fréquence
− Mode phugoïde, période courte, mode roulis hollandais
− Exercices d’application et révision pour l’intra
Critères de qualité de vol (3 heures)
− Critères longitudinaux
− Critères latéraux
MGA804 STABILITÉ ET COMMANDE DE VOL FLY-BY-WIRE
AUTOMNE 2014
3 de 3
Conception de lois de contrôle longitudinal – architecture classique (6 heures)
− Design de stabilisateurs longitudinaux
− Design d’autopilotes longitudinaux
Conception de lois de contrôle latéral – architecture classique (6 heures)
− Design de stabilisateurs latéraux
− Design d’autopilotes latéraux
Introduction aux lois de commande modernes (3 heures)
− Commande de vol FBW
− Design par placement de pôles
− Design par commande optimale
PROJET INTÉGRATEUR
Les étudiants devront étudier et approfondir différentes lois de commande avancée et
les implanter sur des modèles d’avions qui seront fournis. Des études comparatives
entre les différentes techniques seront réalisées. Les logiciels utilisés pour l’implantation
seront Matlab, Simulink et FlightSim, un logiciel professionnel de simulateur de vol à
voilure fixe.
RÉFÉRENCES OBLIGATOIRES
Notes de cours développées par le professeur, disponibles sur le site Web du cours.
NELSON, R.C., Flight Stability and Automatic Control, McGraw-Hill, 1989.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES COMPLÉMENTAIRES
COOK, M.V. Flight Dynamics Principales, B.M., 1997.
ANDERSON, J.D., Introduction to Flight, McGraw-Hill, 1997.
ETKIN, B., REID, L.D., Dynamics of Flight, Stability and Control, J. Wiley.
PHILIPS, W., Mechanics of Flight, J. Wiley.
STEVENS B.L., Lewis, F.L., Aircraft Control and Simulation, J. Wiley, 2003.
COLLISON, R.P.G., Introduction to Avionics, Chapman & Hall, 1996.
DE GOYNE, T. [et autres], Initiation à l’aéronautique, Cépaduès; 2005.
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AUTOMNE 2014