Abteilung Unbemannte Luftfahrzeuge

Flugregelung und Systemintegration



Rotorkopf eines ARTIS-Hubschraubers als zentrales Steuerungselement

Vereinfachte Darstellung des Regelkreises
Heckausleger eines Hubschraubers mit Sensoren, Laserreflektor und Datenlinks
Bahnvorgabe und mit dem adaptiven Regelungssystem geflogene Flugbahn

Bei einem unbemannten Luftfahrzeug werden die Eigenschaften an das Regelungs- und Entscheidungssystem primär durch die Nutzlast definiert und unterscheiden sich daher grundlegend von denen der bemannten Luftfahrzeuge.Neben der selbständigen Bahnfolge ist Ausnutzung der physikalischen Möglichkeiten die maßgebliche Forderung an das Regelungssystem.

Das Fehlen eines Piloten erfordert die selbständige Überwachung des Systemzustandes. Mit dem Auftreten von Unregelmäßigkeiten sollte das System – in einem gewissen Rahmen – selbstständig umgehen können. Beispielsweise wird durch das Erkennen von Hindernissen ein reaktives Ausweichen möglich. Folglich wird es notwendig, basierend auf den gewonnenen Informationen, einen Ausweichpfad zu planen und in den vorgegebenen Weg zu integrieren.

Im Gegensatz zur bemannten Fliegerei ist eine aufwendige Systemidentifizierung wirtschaftlich kaum sinnvoll. Die Vielfältigkeit der möglichen Basissysteme in Verbindung mit dem modularen Aufbau der Avionik ermöglicht eine Anpassung an verschiedenste Anforderungen. Ein Wechsel der Hubschrauberplattform würde möglicherweise jeweils eine neue und aufwendige Systemidentifizierung erfordern, die in keinem Verhältnis zu den Kosten des Basissystems steht.Bei der Entwicklung wird daher ein adaptives bzw. lernfähiges Regelungskonzept favorisiert. Nach der Identifizierung eines einfachen Basismodells soll die weitere Anpassung an die speziellen Eigenschaften jedes einzelnen Fluggeräts weitgehend automatisch erfolgen.

Die Entwicklung eines adaptiven Regelungssystems

  • mit einem Kompromiss zwischen aufwendiger (kostenintensiver) Systemidentifizierung und der Verwendung (kritischer) adaptiver Elemente,
  • zur Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit des Luftfahrzeugs,
  • zur Schaffung eines Systems, dass Fehlerfälle selbstständig kompensieren kann,

umfasst Aktivitäten wie:

  • Systemidentifizierung,
  • Integration von MATLAB Real Time Workshop Code,
  • Erprobung robuster Regelungsverfahren,
  • Auswahl und Anbindung adaptiver bzw. lernfähiger Elemente.

Neben den Forschungsaktivitäten zur Flugregelung und –führung unbemannter Hubschrauber und Flächenflugzeuge umfasst die Arbeit dieser Gruppe auch die Integration aller einzelnen Hard- und Softwarekomponenten in eine Hardware-in-the-Loop Simulationsumgebung sowie in ein flugfähiges Gesamtsystem. Ebenso umfassen die Arbeiten den Betrieb der Luftfahrzeuge, einschließlich der Wartung und Weiterentwicklung der Flugdemonstratoren, die Organisation von Flugversuchen sowie die Gewährleistung der Betriebssicherheit während der Versuche.


Kontakt
Dr.-Ing Sven Lorenz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Flugsystemtechnik
, Unbemannte Luftfahrzeuge
Tel: +49 531 295-2687

Fax: +49 531 295-2647

E-Mail: Sven.Lorenz@dlr.de
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