Studio per lo sviluppo di un Flight Management System parametrico basato su ambiente Simulink/Matlab e interconnesso alla simulazione tramite SynAPSIS™ = Study for the development of a parametric Flight Management System based on the Simulink/Matlab environment and interconnected to simulation via SynAPSIS™

Questa tesi, condotta presso il laboratorio di ricerca GRA dell'ente "Simulation & Training Systems" di Leonardo Aircraft Division a Torino, si propone di sviluppare un Flight Management System (FMS) parametrico utilizzando l'ambiente Matlab/Simulink e integrarlo nel simulatore Generic Regional Aircraft (GRA) di Leonardo. Il GRA è un simulatore di ricerca in grado di fornire una simulazione realistica, high fidelity, in real-time, e man in the loop di un generico velivolo commerciale turboprop. Al fine di garantire flessibilità nel processo di sviluppo senza dover costantemente interfacciarsi con il simulatore, è stato creato un modello del sistema da controllare, noto come "plant," utilizzando Simulink. Questo modello comprende una rappresentazione semplificata di un velivolo regionale, per il quale è stato creato un database aerodinamico generato con DATCOM e un modello ambiente con cui il velivolo interagisce. Il sistema AFCS, che include l'automanetta e l'autopilota a due canali con varie modalità di funzionamento, è anch'esso parte del modello. Al fine di consentire simulazioni con interazione diretta dell'utente (simile al man-in-the-loop), è stata sviluppata un'interfaccia grafica del Flight Control Unit in Matlab. Il modello FMS, oggetto centrale della tesi, è stato sviluppato utilizzando l'approccio Model-Based Systems Engineering (MBSE) tramite System Composer di MathWorks. Sono stati implementati algoritmi per la navigazione laterale e verticale, componendosi di una parte per la predizione della traiettoria e di una per la guida. Il modello FMS gestisce i piani di volo generati dall'utente attraverso un'interfaccia grafica del Control Display Unit (CDU), creata in ambiente Matlab. La CDU permette la creazione di piani di volo con procedure di partenza e arrivo, aerovie e waypoint generici, con accesso a un database di navigazione appositamente creato. Questa interfaccia è utilizzabile offline e svolge principalmente il ruolo di inizializzare il sistema, fornendo il piano di volo e alcuni parametri sulle prestazioni. Il modello FMS attinge da un database delle prestazioni, che è letto da un file di testo tramite uno script appositamente richiamato durante l'inizializzazione del sistema. L'approccio MBSE utilizzato per lo sviluppo del sistema è stato esteso all'integrazione dei vari modelli Simulink e alla definizione dei bus di dati scambiati tra di essi. Questo passaggio è stato fondamentale per trasferire il modello FMS nell'ambiente di simulazione utilizzando la piattaforma di integrazione Synapsis. È stato creato un "wrapper" per incapsulare il codice C generato mediante Embedded Coder del modello Simulink del FMS. Il compito del "wrapper" è di gestire la frequenza delle simulazioni e le chiamate al codice. Una volta completata l'integrazione del sistema FMS, sono state condotte simulazioni di volo utilizzando il simulatore, utilizzando piani di volo precedentemente creati. I risultati ottenuti sono stati confrontati con simulazioni svolte in ambiente Simulink, in cui il modello FMS era accoppiato al plant. Questi confronti hanno dimostrato una notevole similitudine nei risultati ottenuti, confermando l'efficacia dell'integrazione del sistema FMS nel simulatore.