Identification and validation of a model of the Bell-427 helicopter from flight test data with a time-domain method

摘要

Une nouvelle technique pour I'identification d'un modèle d'hélicoptere Bell-427 est presentee. Le modele est identifie et valide pour 22 conditions de vol, chacune etant definie par une altitude variant de 3000 pieds a 6000 pieds, une vitesse variant de 30 noeuds a 115 noeuds, un helicoptere lourd et un centre de gravite longitudinal etant en avant et en arriere de l'helicoptere. Pour identifier les modeles, des commandes de type 2-3-1-1 sont executees par le pilote dans le but d'exciter tous les modes du système. ududPour identifier le mouvement longitudinal et lateral de I'helicoptere, un nouveau jeu de donnees est construit en concatenant les donnees reliees a chaque commande du pilote. Le modele construit est sous la forme d'espace d'etat oil les vitesses lineaires et angulaires, et les angles d'Euler representent les etats du systeme et les accelerations lineaires sont les sorties du systeme.ududDeux problematiques majeures sont resolues dans ce memoire. La premiere concerne I'equation d'etat. Une relation de recurrence entre les etats est definie. Puis, une optimisation basee sur la theorie des reseaux de neurones est realisee et un reglage manuel et automatique des conditions initiales des etats est fait afin de satisfaire les regies de la FAA. La seconde problematique est reliee a I'equation de sortie. A cause des effets aleatoires lors de la prise de mesure, les equations classiques du mouvement ne donnent pas de resultats satisfaisants pour observer les sorties du systeme a partir des etats du systeme. Deux methodes (une lineaire et une non-linéaire) sont presentees et une comparaison des trois methodes est realisee pour determiner la methode la plus appropriee. Dans le but d'effectuer une comparaison propre, une liste de criteres est formee dont chacun est associe a un coefficient de ponderation selon son importance. Avec cette comparaison, les sentiments subjectifs du pilote sont pris en compte.ududChaque modele identifie a une condition de vol doit etre valide par trois differents tests de vol non utilises pour I'identification. De plus, chaque signal estime doit rester dans la bande de tolerance definie par la FAA selon le type de mission de I'helicoptere. Pour les tests de validation, les signaux estimes doivent rester dans les bandes de tolerance un minimum de trois secondes.ududDe bons resultats sont obtenus en boucle ouverte et en boucle fermee pour I'estimation des signaux d'etat. La methode lineaire s'est averee la meilleure pour observer les sorties du systeme a partir des signaux d'etat. Les matrices obtenues a chaque condition de vol sont interpolees pour obtenir le modele de I'helicoptere pour toutes les conditions de vol. Les tests de vol non utilises pour I'identification et la validation du modele sont utilises pour l'interpolation du modele. Les signaux estimes satisfont les regies de la FAA.ududLa generalisation du modele pourrait etre encore affinee ce qui permettrait d'implementer le modele dans un simulateur, utilise pour I'entrainement des pilotes et de I'appliquer comme base pour Fetude d'autres helicopteres.