System Modeling & Control

Guida, Navigazione e Controllo per l’AeroSpazio

Nel campo aerospaziale, con guida, navigazione e controllo (GNC) si intende la disciplina ingegneristica focalizzata al design di sistemi che controllino il movimento di veicoli aeronautici e spaziali: la navigazione per la determinazione di posizione, velocità e assetto del velivolo ad un dato istante, la guida per la determinazione della traiettoria, ed il controllo per l’applicazione delle forze e coppie necessarie per attuare i comandi di guida e mantenere la stabilità del velivolo. Il gruppo SMC ha applicato le sue competenze nel campo della Robotica e Automatica al settore aerospaziale sviluppando algoritmi di controllo nonlineari, adattativi, robusti, stocastici, e randomizzati al fine di garantire soddisfacimento vincoli operativi e di sicurezza anche in presenza di fonti di disturbo interni/esterni e di incertezze ambientali, di modello, geometriche, e che allo stesso tempo siano avanzati e computazionalmente compatibili con le capacità disponibili a bordo di satelliti o UAV. In particolare, il gruppo si è concentrato sulla definizione di traiettorie ottime per missioni di atterraggio su pianeti o operazioni di precisione con UAV in scenari agricoli, tracking di traiettoria durante missioni di sorveglianza urbana, monitoraggio zone a rischio e remote-sensing per applicazioni agricole con UAV, mantenimento d’orbita e d’assetto in missioni di avvicinamento (rendezvous) e operazioni di prossimità autonome tra satelliti, fault detection e monitoraggio di sistemi complessi, co-design di sistemi aerospaziali e leggi di controllo per ottimizzare le prestazioni del velivolo o le operazioni da svolgere con lo stesso. Inoltre, concetti tipici dei controlli automatici sono stati traslati nel campo delle nuvole di punti per ottenere delle mappe politopiche semplificate computazionalmente leggere per essere usate in tempo reale a bordo di UAV.

Riferimenti:

  • E. Capello, E. Punta, F. Dabbene, G. Guglieri, R. Tempo, “Sliding-mode control strategies for rendezvous and docking maneuvers”, in Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2017.
  • M. Mammarella, E. Capello, F. Dabbene, G. Guglieri, “Sample-Based SMPC for Tracking Control of Fixed-Wing UAV”, in IEEE Control Systems Letters, 2018.
  • M. Mammarella, M. Lorenzen, E. Capello, H. Park, F. Dabbene, G. Guglieri, M. Romano, F. Allgöwer, “An Offline-Sampling SMPC Framework with Application to Autonomous Space Maneuvers”, in IEEE Transactions of Control Systems Technology, 2019.
  • M. Mancini, N. Bloise, E. Capello, E. Punta, “Sliding mode control techniques and artificial potential field for dynamic collision avoidance in rendezvous maneuvers”, in IEEE Control Systems Letters, 2020.
  • L. Comba, S. Zaman, A. Biglia, D. Ricauda Aimonino, F. Dabbene, P. Gay, “Semantic interpretation and complexity reduction of 3D point clouds of vineyards”, in Biosystems Engineering, 2020.

Progetti: LISA | AgriDrones