École de technologie supérieure Département de génie électrique

École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Concentration Systèmes Embarqués
Plan de cours
Cours
Crédits
Trimestre
Professeur
Préalables
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ELE 704 Systèmes de commande de vol Fly-by-wire
3
Automne 2012
Ouassima Akhrif
ELE452 et ELE472
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. Plusieurs modèles d’avions seront
simulés et commandés via Matlab/Simulink. Les laboratoires seront basés sur un
logiciel professionnel de simulation de vol à voilure fixe : FlightSim.
OBJECTIFS DU COURS
À la fin de ce cours, l’étudiant(e) sera en mesure :
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de distinguer les différentes parties de l’avion reliées à la mécanique de vol,
incluant les surfaces de contrôle, les capteurs et les instruments de vol.
d’appliquer les principes d’aérodynamique afin de déterminer la stabilité statique
et réaliser l’équilibre « trim » d’un avion.
de développer le modèle dynamique d’un avion.
de classer les critères de vol de l’avion nommés ‘qualités de manoeuvrabilité’
selon les normes aéronautiques.
de développer les systèmes de contrôle classiques qu’on retrouve dans les
avions et de les appliquer à des modèles d’avions électriques (fly-by-wire) pour
assurer la stabilité et le contrôle dynamique.
STRATÉGIE PÉDAGOGIQUE
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Prestation hebdomadaire d’1 cours magistral.
Solutions de problèmes en cours.
Travaux d’équipe en laboratoire
Devoirs à travailler et à remettre individuellement
2 de 3
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
Examen final
Laboratoires
Devoirs
25 % (Jeudi 1er Novembre 2012)
30 %
35 %
10 %
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
ELE704 SYSTEMES DE COMMANDE DE VOL FLY-BY-WIRE
AUTOMNE 2012
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− Critères latéraux
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
LABORATOIRES (24 HEURES)
Labo1 : familiarisation avec l’utilisation d’un logiciel professionnel
de simulateur de vol à voilure fixe, FlightSim, dans un contexte industriel. (8 heures)
Labo2 : choix du point d’équilibre pour un vol donné en fonction de la manœuvre mise à
l’essai.(8 heures)
Labo3 : fonctionnement du contrôleur/compensateur pour obtenir le comportement
désiré de l’aéronef.(8 heures)
RÉFÉRENCES OBLIGATOIRES
Notes de cours développés 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.
ELE704 SYSTEMES DE COMMANDE DE VOL FLY-BY-WIRE
AUTOMNE 2012