Geometric versus Model Predictive Control based guidance algorithms for fixed-wing UAVs in the presence of very strong wind fields.

The recent years have witnessed increased development of small, autonomous fixed-wing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). In order to unlock widespread applicability of these platforms, they need to be capable of operating under a variety of environmental conditions. Due to their small size, low weight, and low speeds, they require the capability of coping with wind speeds that are approaching or even faster than the nominal airspeed. In this thesis, a nonlinear-geometric guidance strategy is presented, addressing this problem. More broadly, a methodology is proposed for the high-level control of non-holonomic unicycle-like vehicles in the presence of strong flowfields (e.g. winds, underwater currents) which may outreach the maximum vehicle speed. The proposed strategy guarantees convergence to a safe and stable vehicle configuration with respect to the flowfield, while preserving some tracking performance with respect to the target path. As an alternative approach, an algorithm based on Model Predictive Control (MPC) is developed, and a comparison between advantages and disadvantages of both approaches is drawn. Evaluations in simulations and a challenging real-world flight experiment in very windy conditions confirm the feasibility of the proposed guidance approach.

Advanced 4DT flight guidance and control software system

The work presented in this thesis has been part of a Cranfield University research project. This thesis aims to design a flight control law for large cargo aircraft by using predictive control, which can assure flight motion along the flight path exactly and on time. In particular this work involves the modelling of a Boeing C-17 Globemaster III 6DOF model (used as study case), by using DATCOM and Matlab Simulink software. Then a predictive control algorithm has been developed. The majority of the work is done in a Matlab/Simulink environment. Finally the predictive control algorithm has been applied on the aircraft model and its performances, in tracking given trajectory optimized through a 4DT Research Software, have been evaluated.

A travel-guidance engine for visually impaired people

Fino a pochi anni fa, usare i trasporti pubblici poteva essere fonte di confusione e richiedere la comprensione del sistema dei trasporti locali. Più tardi, con la diffusione di dispositivi con localizzazione GPS, reti dati cellulare e Google Maps (inizialmente Google Transit), tutto è cambiato, rendendo possibile la pianificazione di un viaggio mentre si è fuori casa. Nonostante Google Maps disponga di indicazioni stradali più o meno in tutto il mondo e mostri molte informazioni, alcune funzionalità, come l’integrazione degli orari in tempo reale, non sono disponibili in tutte le città, ma sono basate su accordi con le agenzie dei trasporti locali. GoGoBus è un’applicazione Android per l’ausilio al trasporto nella città di Bologna. Combinando diversi servizi, GoGoBus si rivolge a svariati tipi di utilizzatori: offre la pianificazione per i meno pratici del sistema e coloro che usano i trasporti pubblici raramente, dispone di orari in tempo reale per chi usa i mezzi frequentemente, e in più traccia la posizione dell’autobus, ha un supporto vocale e un’interfaccia semplice per persone con disabilità. Progettata appositamente per ipovedenti, l’aspetto più innovativo dell’applicazione è il suo supporto durante il percorso sull’autobus, integrato alla pianificazione del tragitto e agli orari aggiornati in tempo reale. Il sistema traccia la posizione dell’autobus attraverso il GPS del dispositivo mobile, la cui posizione è usata sia per riconoscere quando una fermata viene superata, sia per mostrare informazioni utili come la distanza dalla prossima fermata, il numero di fermate e i minuti rimanenti prima di scendere, e soprattutto notificare l’utente quando deve scendere. L’idea dietro GoGoBus è incrementare la fruibilità dei trasporti pubblici per non vedenti, ma anche per persone che li usano di rado, aumentando ampiamente la loro indipendenza, allo stesso tempo migliorando la qualità del servizio per chi usa i mezzi quotidianamente.