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Alma Mater Studiorum - Università degli Alma Mater Studiorum - Università degli studi di Bolognastudi di Bologna

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Facoltà di Ingegneria Facoltà di IngegneriaCorso di laurea in ingegneria meccanicaCorso di laurea in ingegneria meccanica

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE,AEREONAUTICHE,NUCLEARI E DI METALLURGIA

TESI DI LAUREAin

Disegno Tecnico Industriale

OTTIMIZZAZIONE MULTIOBIETTIVO DI UN AEREOPLANO SENZA PILOTA A DECOLLO VERTICALE

CandidatoFabrizio Coppola

RelatoreChiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli

CorrelatoriProf. Ing. Gianni CaligianaProf. Ing. Alfredo Liverani

Dott. Ing. Cristina RenziIng. Tiziano Bombardi

22

Metodo Metodo MontecarloMontecarlo

Algoritmo GeneticoAlgoritmo Genetico

GeneticoGenetico

33

Aereoplano PogoAereoplano Pogo

Esempio di studio Esempio di studio (Case Study)(Case Study)

44

Ottimizzazione multivariabileOttimizzazione multivariabile

L’ideaL’idea

55

Ottimizzazione delle ottimizzazioniOttimizzazione delle ottimizzazioni

Funzione del costoFunzione del costo

Metodo MontecarloMetodo Montecarlo

Ottimizzazione costiOttimizzazione costi

Ottimizzazione del velivoloOttimizzazione del velivolo

Algoritmo geneticoAlgoritmo genetico

66

Funzione di ottimo (fitness)Funzione di ottimo (fitness)dell’algoritmo genetico di basedell’algoritmo genetico di base

AutonomiaAutonomia

VelocitàRispettoATerraVelocitàRispettoATerra

TempoObiettivoTempoObiettivo

Calcolo Calcolo caratteristichecaratteristichegeometrichegeometriche

Parametri casualiParametri casuali

77

Funzione di ottimo (fitness)Funzione di ottimo (fitness)dell’algoritmo genetico di basedell’algoritmo genetico di base

MERITOMERITO

Media PesataMedia Pesata

StabilitàStabilitàRendimentoRendimentoPrestazionePrestazione

AutonomiaAutonomia

P1P1

VelocitàRispettoATerraVelocitàRispettoATerra

P2P2

TempoObiettivoTempoObiettivo

P3P3

88

Calcolo della SpeedVeraCalcolo della SpeedVera(VelocitàRispettoATerra)(VelocitàRispettoATerra)

Resistenza dell’aria

Spinta delle eliche

99

Ottimizzazione delle ottimizzazioniOttimizzazione delle ottimizzazioni

Funzione del costoFunzione del costo

Metodo Montecarlo

Ottimizzazione costiOttimizzazione costi

Ottimizzazione del velivoloOttimizzazione del velivolo

Algoritmo geneticoAlgoritmo genetico

1010

Ottimizzazione delle ottimizzazioniOttimizzazione delle ottimizzazioni

Funzione del costoFunzione del costo

Ottimizzazione costiOttimizzazione costi

Ottimizzazione del velivoloOttimizzazione del velivolo

Algoritmo geneticoAlgoritmo genetico

Algoritmo GeneticoAlgoritmo Genetico

1111

Confronto tra i due AlgoritmiConfronto tra i due Algoritmi

MontecarloMontecarlo GeneticoGenetico

VeloceVeloce

PrestazionalePrestazionale

Merito MiglioreMerito Migliore

LentoLento

Risultati similiRisultati simili

Merito MinoreMerito Minore

Metodo MontecarloMetodo Montecarlo

Ottimo degli ottimiOttimo degli ottimi

1212

Prove effettuateProve effettuate

Diesel 4 Cilindri Turbo

Diesel 2 tempiraffreddato ad aria

Diesel Monocilindro

Diesel 2 cilindri a V

Cambio motore

Motori Motori DisponibiliDisponibili

1313

Prove effettuate

Miglioramento del meritoMiglioramento del merito

Maggiorando P2

VelocitàRispettoATerra

Risultato Migliore

AutonomiaAutonomia

P1P1

VelocitàRispettoATerraVelocitàRispettoATerra

P2P2

TempoObiettivoTempoObiettivo

P3P3

1414

MontecarloMontecarlo Merito Merito OttimoOttimo

Diesel 2 Diesel 2 cilindri a Vcilindri a V

Aereo Ottimo degli OttimiAereo Ottimo degli Ottimi

Parametri Parametri OttimaliOttimali

Ingombro = 2.2 mIngombro = 2.2 m³³Costo = 73000 euroCosto = 73000 euro

Velocità ~ 0.9 MachVelocità ~ 0.9 Mach

Massa = 323 kgMassa = 323 kg

Autonomia = 3200 kmAutonomia = 3200 km

1515

Ottimo degli Ottimo degli OttimiOttimi

Eliche Controrotanti

Coda trapezoidaleProfilo NACA 0018 simmetrico

Ala rettangolare Profilo Navy 60

reflex

1616

Ottimo degli Ottimi Ottimo degli Ottimi ModificatoModificato

Serbatoio aggiuntivo

Riduzione volume Riduzione volume della codadella coda

Maggiore stabilità e controllo in fase di decollo e di volo

1717

Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione