Das Institut für Flugmechanik und Flugregelung (iFR) beschäftigt sich mit der Lenkung, Regelung und Navigation von Fluggeräten und Instrumenten der Luft- und Raumfahrt. Wir arbeiten an der Schnittstelle zwischen methodischen, systemtheoretischen Fragestellungen und den Anforderungen, die sich aus praktischen Anwendungen ergeben.
Die Forschungsgebiete sind.
- Dynamik und Regelung von Hubschraubern
- Intelligentes Fliegen durch Automatisierung und Assistenzsysteme
- Flugrobotik und unbemanntes Fliegen
- Theorie der Flugregelung
In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns mit Methoden der flugmechanischen Modellbildung und Simulation, Regelungstechnik, Lenkverfahren, Optimierung und Optimalsteuerung, semialgebraischer und statistischer Verifikation, Supervision und zertifizierbare Regelung, Schätzverfahren zur Navigation und Identifikation sowie Methoden der Künstlichen Intelligenz. Diese Themen vertreten wir auch in der Lehre.
Die meisten unserer Forschungsaktivitäten münden in Algorithmen (der Lenkung, Regelung, Bahnplanung, Navigation etc.), die in Echtzeit implementiert werden und deren Funktion in Flugversuchen demonstriert wird. Daher spielt am iFR auch die Flugerprobung und Echtzeitrechnen eine zentrale Rolle.
Hier finden Sie demnächst Informationen zu Forschungsergebnissen und anderen Aktivitäten des Instituts im Zeitraum ab 2007.
Das iFR wurde im Sommer 1991 gegründet, der erste Standort war die Forststraße 86 in Stuttgart-West. Erst 1998 gelang der Sprung auf den Campus Vaihingen, zunächst an die Stelle des heutigen "Hauses der Studierenden". Seit 2014 hat das iFR seinen Sitz im Pfaffenwaldring 27.
Der erste Institutsleiter, Professor Klaus H. Well, Ph. D., (1940 - 2017) prägte maßgeblich die fachliche Ausrichtung bis zum Ende seiner Dienstzeit im Herbst 2005. Im Schnitt arbeiteten etwa zwölf Doktoranden am iFR. Bereits ein Jahr nach der Gründung erreichte das Vorlesungs- und Prüfungsangebot den vorgeschriebenen Umfang. Das iFR-Vertiefungsangebot besteht bis heute aus Spezialvorlesungen zur Regelungstechnik (methodische Grundlagen und LRT-Anwendungen), Lenkung und Optimierung.
Der Forschungsschwerpunkt bis 2005 war die Bahnoptimierung, in der Mathematik auch als Optimalsteuerung bezeichnet. Im Bereich der Raumfahrt ist Bahnoptimierung eine systematische Vorgehensweise zur Auslegung von Raumflugbahnen aller Art. Das iFR entwickelte ein einzigartiges Programmpaket zur numerischen Lösung komplexer Bahnoptimierungsprobleme (GESOP/ASTOS). Die zahlreichen Aufträge der ESA bewirkten, dass insbesondere die zugehörige Modellbibliothek (ASTOS) einen professionellen Stand erreichte. Fragestellungen der Bahnoptimierung flossen in studentische Abschlussarbeiten und Dissertationen ein. Viele Diplomanden nützten die Gelegenheit für einen Auslandsaufenthalt bei befreundeten amerikanischen Professoren in Virginia oder Georgia. Die Vermarktung von GESOP/ASTOS zusammen mit kommerziellen Dienstleistungen zum Thema Bahnoptimierung wurden in eine eigene Firma ausgegliedert, die bis heute existierende Astos Solutions GmbH in Vaihingen.
Parallel dazu gab es verschiedene Forschungsprojekte im Bereich der Flugregelung. Für Eintrittsfahrzeuge wurden nicht nur optimale Flugbahnen berechnet, sondern auch Lenk- und Regelalgorithmen entworfen. Das am ISD gebaute Luftschiff "Lotte" diente als Versuchsträger für die Regelung von Luftschiffen. Gleichzeitig beteiligte sich das iFR an dem um 2000 herum laufenden Projekt "Cargolifter". Das am iFR entwickelte flugmechanische Modell von Luftschiffen etablierte sich als Standard in der Branche.
Der Regelung flexibler Flugzeuge (Projekt mit Airbus) geht ebenfalls eine sehr aufwändige Modellbildung voraus. Die aktive Dämpfung der Strukturschwingungen erfordert spezielle Sensoren und Aktoren, deren genaue Platzierung auf dem Flugzeug für den Erfolg entscheidend ist.
In der Zeit von Prof. Well wurden die Forschungsprojekte zur Hubschrauberregelung in Kooperation mit Eurocopter (heute Airbus) initiiert. Ein Forschungsziel ist die Vibrationsunterdrückung, die durch geschickte Ansteuerung spezieller Klappen in den einzelnen Rotorblättern gelingt. Die am iFR entwickelten Regelalgorithmen wurden erfolgreich mit dem Hubschrauber getestet, der als Ausstellungsstück zwischen dem Pfaffenwaldring 21 und 27 steht.