NOVÁK, J. Návrh autopilota a letových řídících módů v prostředí Simulink [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.

Posudek vedoucího

Nechvátal, Luděk

Modern aviation heavily relies on various automatic control systems such as autopilot or stability augmentation. The aircraft, as a moving object in the air, obeys the Newton’s second law of motion, hence, its dynamics is described by a system of differential equations whose properties can be further modified/controlled via adding force terms or incorporating feedback loops. Advantage of today’s mathematical modeling is in a computer assistance. In this respect, the Matlab/Simulink environment is one of the world’s leading solutions. The thesis is focused on design of several autopilots operating on a selected flying mode of a particular aircraft (Boeing 747 is the choice) as well as the corresponding flight directors (devices calculating certain data for the autopilot in order to achieve a demanded state). The goals of the thesis have been fulfilled. In particular, a fully functional Simulink model, involving several automatic control systems, is surely a valuable output (it can serve as a basis for further modeling). In principle, the proposed control systems are based on PID regulators. It is worth mentioning that the regulator parameters have not been tuned ad hoc but with help of advanced mathematical optimization methods (Pareto optimization together with the particle swarm optimization algorithm). Some stability analysis of the resulting controlled systems and discussion of the system’s characteristics are provided as well (testing with various inputs confirms the theoretical results). Moreover, a non-standard idea/method has been used in solving the problem of automatic navigation. The text is (despite its complexity) well organized and clearly written with an appropriate list of references. The student proved to be capable of solving a nontrivial engineering problem, therefore I recommend the thesis for defense.

Posudek oponenta

Matoušek, Radomil

Cílem předložené práce bylo vytvoření simulačního prostředí, vč. vizualizace, které by zahrnovalo charakteristiky známého letadla ve zvoleném letovém režimu a dále v podstatě návrh několika „autopilotů“ v prostředí Matlab/Simulink. Práce byla vytvořena ve spolupráci s Honeywell International Ltd., přičemž prezentovaný výstup v kontextu 747-200 dává tušit reálnost a další využitelnost této práce. K hlavním výstupům bych počítal funkční simulační model Boeingu s „flight directors“ pro autopilota a další atributy uvedené dále. Simulační modelování v Simulinku je technicky provedeno na kvalitní úrovni a spolu s propojením na vizualizaci prostřednictvím FlightGear Flight Simulator (open-source profesionální flight simulátor) tvoří solidní a funkční celek vhodný například k návrhu řídicího systému uvažovaného letadla pro různé režimy letu. Práci zásadně vyčítám pouze práci s referencemi. Práce má rozsah cca 100 stran a je psána pokud mohu soudit, ve slušné angličtině. Z češtiny v úvodu bych vytknul slovo „řídící“, které mělo být řídicí. Stran rozsahu konstatuji, že nejde o žádné uměle prodlužované texty, ale o velmi vhodně naplněné pasáže s logickou návazností. Obsah práce je stran první části psán ve stylu stručné příručky „jak je aplikován II. Newtonův zákon na uvažovaný Boeing“. Zde se student musel bezesporu poprat nejen s teorií k uvažovanému 6DOF popisu systému, vyřešit souřadnicové systémy skrze „globální“ vazbu přes Eulerovy úhly, řešit netriviální stavový popis letadla, ale i nastudovat reálná data letounu a abstrahovat mnohé další informace zjevně mimo doménu výuky. Jedním z cílů práce byl v podstatě návrh regulátorů, což vyřešil optimalizací pomocí metaheuristiky PSO, vhodné k tomuto účelu. Kapitola 7. by po rozpracování mohla být obsahem samostatné a kvalitní DP, stejně tak jako kapitola 8. V tomto kontextu je pochopitelné, že kapitola 9. má jen jednu stranu. Byť by lačnému čtenáři nevadil podstatně větší rozsah této práce, neb je mnoho míst, kde by byl další rozvoj smysluplný, je třeba chápat, že 100 stran je dostatečných a zásadní část práce je rovněž v realizaci simulací, které jsou přiloženy. I v tomto spatřuji skvěle odvedenou práci, tj. v její stručnosti vzhledem k možnému obsahu, který má bezesporu přesah na pokračující PGS studium. Závěrem stručně: v kontextu zadání jde o nadprůměrně obtížnou diplomovou práci, která byla studentem v rámci realizace skvěle zvládnuta. Práci bezesporu doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/ výborně.

eVSKP id 121649