Implementation of bio-inspired optimization algorithms in the System Identification of a FAR 23 aircraft

Abstract

espanolLas fuerzas y los momentos aerodinamicos de las aeronaves se pueden expresar en funcion de la presion dinamica, las dimensiones de la aeronave y las condiciones de vuelo. Son muy importantes para predecir el comportamiento y el rendimiento de la aeronave. Ademas, desempenan un papel importante al pre- decir la respuesta del modelo a los comandos de control. Por estas razones, es importante determinar con precision las caracteristicas aerodinamicas en termi- nos de derivativas de estabilidad y control. Este estudio pretende establecer una metodologia para estimar con precision las derivativas de estabilidad y control a traves de procedimientos de identificacion de sistemas. El modelo de avion Navion de categoria FAR 23 fue utilizado para este proposito. Se implemento un metodo de optimizacion bioinspirado para crear senales de control de entrada optimas para estimular el modelo y obtener una senal de salida con un buen contenido de fre- cuencia que permitiera identificar correctamente el sistema. Se logro determinar que la inclusion de metodos bioinspirados aumento la precision de las estimaciones. El metodo desarrollado se puede utilizar para identificar los parametros de platafor- mas de ala fija de peso y caracteristicas similares. Los resultados se pueden utilizar para el desarrollo de simuladores de vuelo con el proposito de recopilar informa- cion del sistema durante las pruebas de certificacion y para capacitar a los pilotos. espanolAircraft aerodynamic forces and moments can be expressed as a func- tion of the dynamic pressure, aircraft dimensions and flight conditions. They are very important do predict the aircraft behavior and performance. Moreover, they play an important role predicting the model response to control inputs. For these reasons it is important to accurate determine the aerodynamic characteristics in terms of stability and control derivatives. This study presents a methodology to precisely estimate stability and control derivatives through system identification procedure. Navion FAR 23 airplane model was used for this purpose. A bio-inspired optimization method was used to create optimal input control signals to excite the model and obtain an output signal with good frequency content that allowed to properly identify the system. Inclusion of bio-inspired methods increased the accu- racy of the estimates. The method can be used to identify fixed wing platforms of similar characteristics. Results can be used to develop flight simulators to collect system information regarding certification evidences and to train pilots.