Adaptive Regelung zur Flugbereichserweiterung des Technologiedemonstrators ARTIS:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Köln
Dt. Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bibliotheks- und Informationswesen
2010
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Forschungsbericht / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in der Helmholtz-Gesellschaft
2010,25 |
| Subjects: | |
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INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS 13
1 EINFUEHRUNG 19
1. 1 ANFORDERUNGEN AN DAS REGELUNGSSYSTEM EINES UNBEMANNTEN LUFT-
FAHRZEUGS 19
1.2 PROBLEMDEFINITIONEN UND ZIELSTELLUNGEN 20
1.2.1 ADAPTIVE REGELUNG ZUR ROBUSTHEITSERHOEHUNG 22 1.2.2 GRUNDLAGE DER
AUTOMATISCHEN FLUGBEREICHSERWEITERUNG . . 23 1.2.3 VEREINFACHUNG DER
STABILITAETSANALYSE BEI FEEDBACK LINEA- RISIERUNG MIT PSEUDO-CONTROL
HEDGING 24
1.2.4 FOLGEREGELUNGSSYSTEM AUF BASIS DER EINGANGS-AUSGANGS
LINEARISIERUNG 25
1.3 TECHNOLOGIEDEMONSTRATORARTIS 26
1.4 AUFBAU UND GLIEDERUNG DER ARBEIT 27
2 GRUNDLAGEN ZUR NICHTLINEAREN REGELUNGSSTRATEGIE 29 2.1
LITERATURUEBERBLICK, FORSCHUNGSUMFELD UND AUSGEWAEHLTE MEILEN- STEINE DER
METHODE 31
2.2 STABILITAETSANALYSE NACH DER DIREKTEN METHODE VON LYAPUNOV . .. 33
2.3 INTERNE DYNAMIK, MINIMALPHASIGKEIT UND DEFINITION DER NULLDY- NAMIK
35
2.4 RELATIVER GRAD UND IIE-ABLEITUNGEN 36
2.5 REFERENZGROESSENVORGABE AUF BASIS EINES LINEAREN REFERENZMODELLS 38
2.6 PSEUDO-CONTROL HEDGING 40
2.7 NEURONALE NETZE ALS UNIVERSELLE APPROXIMATOREN 44 2.8
STABILITAETSNACHWEIS UND BESCHRAENKTHEIT DER FEHLERGROESSEN DER ADAP- TIVEN
ERWEITERUNG 54
2.9 FUEHRUNGSREGELUNG 57
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1008660418
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
2.10 FOLGEREGELUNGSSYSTEME 58
MATHEMATISCHES MODELL ZUR ABBILDUNG DER DYNAMIK EINES HELIKOP- TERS 63
3.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN EINES STARRKOERPERS 64
3.1.1 IMPULSSATZ UND TRANSLATORISCHE BEWEGUNG 64
3.1.2 TRANSLATION IM BAHNACHSENSYSTEM 68
3.1.3 DRALLSATZ UND ROTATORISCHE BEWEGUNG 69
3.1.4 STABILITAETSDERIVATIVE DES STARRKOERPERS 71
3.1.5 GRENZEN UND ERWEITERUNGEN DER STARRKOERPERDYNAMIK . .. 72 3.1.6
ROTATIONSBESCHLEUNIGUNGEN ALS ALTERNATIVE DARSTELLUNG DER ROTOR-ZELLE
INTERAKTION 74
3.2 DYNAMIK VON SYSTEMKOMPONENTEN 75
3.2.1 STELLDYNAMIK 75
3.2.2 SENSOREN, SENSORDYNAMIK UND MESSFEHLER 78
3.3 ZUSTANDSRAUMMODELL FUER DEN SCHWEBEFLUG 81
3.4 FESTLEGUNG VON FLUGBEREICHSBEGRENZUNGEN 84
REGLERAUSLEGUNG FUER EINEN UNBEMANNTEN HUBSCHRAUBER 87 4.1 UEBERBLICK UEBER
DIE REGLERSTRUKTUR 87
4.2 STABILITAETSEINFLUSS EINGEBETTETER DYNAMIKEN IM REFERENZMODELL . 90
4.3 KOMBINATION VON REFERENZMODELL UND FEEDBACK LINEARISIERUNG ZU EINEM
FOLGEREGELUNGSSYSTEM 95
4.4 REFERENZSYSTEM FUER ROTATIONS- UND LAGEDYNAMIK 100
4.5 REFERENZSYSTEM DER TRANSLATORISCHEN BEWEGUNG 107
4.5.1 MODELL ZUR BESCHREIBUNG DER TRANSLATIONSDYNAMIK . . .. 107 4.5.2
BESTIMMUNG DER ERFORDERLICHEN LAGEWINKELAENDERUNG . . . 109 4.5.3
INVERSION DER SCHUBDYNAMIK 111
4.5.4 TRANSLATIONSDYNAMIK IN ERDFESTEN POLARKOORDINATEN . . .. 113 4.5.5
TRANSLATIONSDYNAMIK IN KOERPERFESTEN KOORDINATEN 118 4.5.6
TRANSLATIONSDYNAMIK IN ERDFESTEN KARTESISCHEN KOORDINATENL23 4.6
AUSLEGUNG DER LINEAREN UND NICHTLINEAREN RUECKFUEHRUNGEN . . .. 126 4.6.1
DYNAMIK BEI LINEARER FEHLERRUECKFUEHRUNG 128
4.6.2 EINFLUESSE VON MODELLUNSICHERHEITEN AUF DIE FEHLERDYNAMIK 133 4.6.3
FEHLERBEOBACHTER ZUR BESTIMMUNG VON FEHLERGROESSEN . . . 135 4.6.4
ANBINDUNG UND ABSTIMMUNG DES NICHTLINEAREN APPROXI- MATORS 137
IMAGE 3
5 BEWERTUNG DES REGELUNGSSYSTEMS 141
5.1 NOMINALVERHALTEN IN DER SIMULATION 143
5.1.1 SPRUNGVORGABEN FUER GESCHWINDIGKEITEN UND GIERWINKEL .143 5.1.2
VERHALTEN BEI DEM ERREICHEN DER FLUGBEREICHS- UND STELL-
GROESSENBEGRENZUNGEN 149
5.1.3 AUSWIRKUNGEN BEI BERECHNUNGEN MIT FESTER SCHRITTWEITE AUF
DIGITALRECHNERN 152
5.2 PARAMETERVARIATION IN DER SIMULATION 157
5.2.1 ANPASSUNG AN TRIMMFEHLER 157
5.2.2 AUSWIRKUNG VON FEHLERN IN DER ZUSTANDSSCHAETZUNG . . .. 161 5.2.3
PARAMETERVARIATION IN ROTATIONSDYNAMIK 163
5.3 AUSGEWAEHLTE FLUGVERSUCHSERGEBNISSE 164
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 173
LITERATURVERZEICHNIS 180
A ANHANG 189
A.1 KOORDINATENSYSTEME 189
A.1.1 GEODAETISCHE UND FLUGZEUGFESTE KOORDINATEN 189 A.1.2
BAHNGESCHWINDIGKEITSVEKTOR IN GEODAETISCHEN KOORDINATEN 190 A.1.3
BAHNGESCHWINDIGKEITSVEKTOR IN FLUGZEUGFESTEN KOORDINATENL90 A.1.4
AERODYNAMISCHES KOORDINATENSYSTEM 191
A.2 TRANSFORMATIONSMATRIZEN 192
A.3 PARAMETRISIERTE ZUSTANDSRAUMMODELLE 194
A.3.1 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG UNTER VERWENDUNG DER ROTOR- WINKEL 194
A.3.2 PARAMETRISIERTES ZUSTANDSRAUMMODELL MIT DREHBESCHLEU- NIGUNGEN ALS
ZUSTAENDE 195
A.4 DIFFERENTIATION EINES VEKTORS NACH DER ZEIT 196
A.5 WINKELFEHLER ZWISCHEN QUATERNIONEN 196
A.6 ALIAS-EFFEKT 198
A.7 VERHAELTNIS VON SINKRATE UND VORWAERTSFLUGGESCHWINDIGKEIT 199
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