À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

• d’illustrer la conception des systèmes de commande des avions;
• de déterminer le comportement d’un avion selon le point de vue du pilote et de l’ingénieur;
• d’identifier les qualités de vol d’un avion.

Résolution des problèmes de dynamique et de stabilité de l'avion : étude du comportement latéral et longitudinal de l'avion. Calcul des qualités de vol et de maniabilité en fonction de la classe de vol, la phase de vol, la fréquence et l'amortissement, la reconnaissance des problèmes d'oscillations induits par le pilote et liés aux systèmes de commande et aux qualités de vol de pilotes. Application des méthodes de commande sur les avions tels le système d'allégement à une rafale et le système de confort des passagers.

Séances de laboratoire : utiliser le vocabulaire et les outils de conception appropriés; simuler les systèmes de commande en aéronautique.

Historique de l’aéronautique. Introduction à la mécanique du vol. Modélisation mathématique de l’avion : définition des repères, équations du mouvement non-linéaire, linéarisation et découplage des mouvements longitudinal et latéral. Résolution des problèmes de dynamique et de stabilité de l'avion : étude du comportement latéral et longitudinal de l'avion. Calcul des qualités de vol et de manœuvrabilité en fonction de la classe de vol, la phase de vol, la fréquence et l'amortissement, la reconnaissance des problèmes d'oscillations induits par le pilote. Système de commande de vol : système d’augmentation de la stabilité, système d’augmentation de la contrôlabilité, et pilote automatique. Application de méthodes de commande : méthodes classiques (placement à une/deux racines, lieu des racines), méthodes modernes (commande par retour d’état, commande optimale). Conception d’un observateur d’état.

Des séances de laboratoire axés sur la Matlab/Simulink permettront aux étudiants d’apprendre à utiliser le vocabulaire et les outils de conception appropriés. Ils apprendront également à modéliser et simuler certains systèmes avioniques, et à concevoir puis implémenter des systèmes de commande pour améliorer la stabilité de l’avion. Pour finir, les étudiants apprendront aussi comment concevoir un pilote automatique pour contrôler le mouvement d’un avion.

Objectifs du cours                                                                                       

L’objectif de ce cours est de permettre aux étudiants d’apprendre à :

• Développer un modèle non linéaire de l’avion, ainsi que des modèles linéaires autour d’un point d’équilibre.
• Analyser le comportement de l’avion et conclure sur la stabilité longitudinale et sa stabilité latérale de ce dernier.
• Déterminer les qualités de vol et de manœuvrabilité de l’avion en fonction de la classe de vol, la phase de vol, la fréquence et l’amortissement.
• Résoudre des problèmes de dynamique et de stabilité de l’avion, et à reconnaître les problèmes des oscillations induites par le pilote (PIO).
• Utiliser des méthodes de commande classiques et modernes pour améliorer la stabilité de l’avion, et pour contrôle un axe de mouvement (tangage, lacet ou roulis).
• Utiliser des méthodes de commande classiques et modernes pour concevoir des pilotes automatiques (capteur d’altitude, maintien d’altitude, capture de cap, etc.).

• Chaque semaine aura lieu un cours magistral d’une durée de trois heures réparties entre l’enseignement des principes de commande propres au domaine aéronautique et leur mise en application à l’aide des outils de commande tels que Matlab utilisés en industrie.
• Chaque semaine aura également lieu un laboratoire de trois heures dédié à l’application des connaissances du logiciel Matlab aux systèmes de commande des avions.