Philipp Schaub M.Sc.

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Robuste Ver- und Entkopplungsregelungen, Regelungskonzepte für unbemannte Schwenkrotor-Fluggeräte

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Robuste Verkopplungs- und Entkopplungsregelungen

Um die Robustheit von Regelungen gegenüber Parameterschwankungen der Regelstrecke zu gewährleisten, werden spezielle Regelungsmethoden benötigt. In diesem Zusammenhang werden insbesondere Verkopplungs- und Entkopplungsregelungen untersucht, die unter anderem mittels Polbereichsvorgabe entworfen werden sollen.

Hierzu kann die bekannte Methodik der Vollständigen Modalen Synthese so erweitert werden, dass die Eigenwertvorgabe von der „Strukturvorgabe“ getrennt wird. Um dies zu erreichen, wird der Raum aller zulässiger Zustände als geregelt-invarianter Unterraum (siehe Bild) interpretiert und Bedingungen abgeleitet, die durch den robusten Verkopplungsregler zu erfüllen sind. Die Methodik führt auf eine Strukturbeschränkung des Reglers, die die vorhandenen Verkopplungsbedingungen bereits erfüllt, aber noch nicht abschließend parametriert ist.

Diese Strukturbeschränkung besteht aus affinen Abhängigkeiten der Reglerparameter untereinander, die beim Reglersyntheseverfahren als Nebenbedingungen einzuhalten sind.

Die gefundene Methodik erlaubt die Vorgabe von beliebigen Strukturen der Übertragungsmatrix des geschlossenen Regelkreises und lässt sich deshalb auf Entkopplungsregler anweden. Auch die Verbindung von Ver- und Entkopplungsregelungen ist möglich.

Regelungskonzepte für unbemannte Schwenkrotor-Fluggeräte

Schwenkrotor-Fluggeräte vereinen die Vorteile von senkrecht startenden Helikoptern und Starrflügel-Flugzeugen. Dazu kann die Richtung des Schubvektors über schwenkbare Aufhängungen verändert werden. Es entsteht ein Fluggerät, das ohne platzaufwändige Rollbahn starten und landen kann, das jedoch trotzdem in einen energieeffizienten Vorwärtsflug übergehen kann.

Insbesondere der automatisierte Übergang zwischen dem Schwebeflug und dem Vorwärtsflug ist eine regelungstechnisch herausfordernde Aufgabe, da sich hierdurch die stark nichtlineare Systemstruktur verändert. In diesem Forschungsprojekt sollen geeignete Regelungskonzepte erarbeitet werden, die einen sicheren Übergang vom Schwebeflug in den Vorwärtsflug und umgekehrt ermöglichen.

Grafische Darstellung einer zulässigen Zustandstrajektorie für die Verkopplung der Zustände 1 und 2.

Unbemannte Schwenkrotor-Drohne. Bildquelle: https://www.kreiszeitung.de/lokales/rotenburg/rotenburg-ort120515/drohnen-test-flugplatz-6670445.html, 26.3.2021

Thema Typ Status
Untersuchung von Steuerbarkeitseigenschaften unter strukturbeschränkten Zustandsreglern (wird in neuem Tab geöffnet) Masterarbeit abgeschlossen
Inbetriebnahme und Regelung eines Parallelroboters (wird in neuem Tab geöffnet) Projektseminar abgeschlossen
Automatisierte Luftbetankung von Passagierflugzeugen (wird in neuem Tab geöffnet) Projektseminar abgeschlossen
Verkopplungs- und Entkopplungsregelung mittels Optimalregelung (wird in neuem Tab geöffnet) Masterarbeit abgeschlossen
Entwicklung einer Regelung für eine Fahrzeugkolonne (wird in neuem Tab geöffnet) Bachelorarbeit abgeschlossen
Recherche und Analyse verschiedener Robustheitsmaße (wird in neuem Tab geöffnet) Proseminar abgeschlossen
Einfluss von Systemparametern auf die robuste Verkoppelbarkeit linearer Mehrgrößensysteme (wird in neuem Tab geöffnet) Bachelorarbeit abgeschlossen
Verkopplungsregelung mittels H2- und H_unendlich-Entwurf (wird in neuem Tab geöffnet) Masterarbeit abgeschlossen
Polplatzierung für Zustandsregler mit linearen Gleichungsbeschränkungen (wird in neuem Tab geöffnet) Masterarbeit abgeschlossen
Vergleich der exakten Ein-/Ausgangslinearisierung mit dem Reglerentwurf nach Falb-Wolovich (wird in neuem Tab geöffnet) Proseminar abgeschlossen
Modellierung und Regelung eines Helikopters (wird in neuem Tab geöffnet) Projektseminar abgeschlossen
Modellierung und Regelung eines Flugzeug-Leitwerks (wird in neuem Tab geöffnet) Bachelorarbeit abgeschlossen
Modellierung aerodynamischer Eigenschaften von Flügelprofilen (wird in neuem Tab geöffnet) Proseminar abgeschlossen
Recherche von Zertifizierungsrichtlinien für Regelungssysteme unbemannter Luftfahrzeuge (wird in neuem Tab geöffnet) Proseminar in Bearbeitung
Konzeption und Aufbau einer Simulationsumgebung für hybride UAVs (wird in neuem Tab geöffnet) Bachelorarbeit in Bearbeitung
Erweiterung des Modells eines hybriden UAV von drei auf sechs Freiheitsgrade (wird in neuem Tab geöffnet) Masterarbeit offen
Kontaktieren Sie mich gerne für mögliche weitere Themen.