Identificação de modelo aerodinâmico de míssil solo-ar por meio da aplicação de filtro de Kalman estendido
Autor
Giovanni Fiorenza Munaretto
Orientador
- Orientador Ney Rafael Sêcco
Área de Concentração
Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais
Data de Defesa
25/03/2021
Número da Tese
77783
Resumo
O presente trabalho tem por objetivo realizar uma identificação de parâmetros sobre o modelo aerodinâmico de um míssil solo-ar com variação de Mach por meio da aplicação de filtro de Kalman estendido para três intervalos de Mach. O processo se constitui em três etapas: simulação computacional do lançamento, em que os dados Ground-truth são gerados; reconstrução da trajetória, etapa que se inicia com a determinação da atitude inicial por meio do método TRIAD, com erros máximos de 0,1 º nos ângulos de Euler, e prossegue com a determinação das componentes de velocidade do míssil representada no sistema do corpo pela integração das equações de navegação inercial com fusão sensorial utilizando MHP (Multi Hole Probe), cujos erros foram menores do que 3 m/s ; e a identificação do modelo aerodinâmico, realizada após a queima total do propelente, por meio de EKF (Extended Kalman Filter), em que são apresentados: o projeto de entrada 3-2-1-1 pré-programado, cuja duração é função da frequência natural de oscilação do míssil, a qual também é determinada; o modelo aerodinâmico proposto - cujos componentes variam em função de Mach; dados extraídos dos sensores embarcados; e as equações de estado e observação utilizadas para aplicação do EKF. Por fim, avalia-se a consistência estatística do filtro de Kalman a partir de uma simulação de Monte Carlo e se verifica a validação dos resultados. A consistência estatística do filtro de Kalman utilizado na identificação do modelo aerodinâmico foi verificada com a aplicação dos testes estatísticos NEES (Normalized estimation error squared) e do teste de brancura do resíduo, nos quais mais de 95% das estatísticas computadas se situaram dentro do intervalo cuja probabilidade de falso alarme é 5%. Por fim, avaliou-se o desempenho do filtro a partir de apenas uma única realização, o qual apresentou uma acurácia próxima à 100% para todos os 22 componentes dos coeficientes aerodinâmicos estimados, com erros menores do que 5% após a convergência da estimação nos três intervalos de Mach sob análise. A convergência da solução foi tão mais rápida quanto menor o valor de Mach considerado.
