Masterarbeiten

Hier finden Sie alle intern und bei unseren Kooperationspartnern ausgeschriebenen Masterarbeiten

Intern

Betreuer: Andreas Steinleitner

Hintergrund

Diese Arbeit soll sich mit der automatischen Dreipunktlandung eines Spornradflugzeugs auseinandersetzen. Hierbei liegt das Augenmerk speziell auf der Regelung der Längsbewegung während der Phasen Landeanflug, Flare,
Ausschweben und Aufsetzen. Die besondere Herausforderung dieser Aufgabe liegt in der höheren Anzahl an Regelgrößen (3) im Vergleich zur Zahl der Stellgrößen (2): Aufgrund von strukturellen Lastbegrenzungen bei der Landung und einer gewünschten Flugzeuglage beim Aufsetzen müssen die Zustände Anströmgeschwindigkeit, Nickwinkel und Bahnneigungswinkel nicht genau eingeregelt, aber in klar definierten Grenzen gehalten werden, um eine sichere Landung zu erreichen. Es soll untersucht werden, wie gut sich Fuzzy- Logik für dieses Regelungsaufgabe eignet.

Aufgabenbeschreibung

  • Einarbeitung in Flugmechanik und Landestrategien von Spornradflugzeugen
  • Literaturrecherche zu Fuzzy-Logik und deren Anwendung im Bereich der Flugregelung
  • Theoretischer Entwurf eines Fuzzy-Regelungssystems für die Flugzeuglängsbewegung und Implementierung in eine bestehende Simulationsumgebung
  • Testkampagne mit verschiedenen Flugbedingungen und Auswertung der
    Ergebnisse

 

Anforderungen

  • Erfahrung in Programmierung mit Matlab und Simulink
  • Fundierte Kenntnisse der Flugmechanik von Flugzeugen
  • Hilfreich: Eigene Pilotenerfahrung
  • Sehr gute Studienleistungen und Eigenmotivation zum selbstständigen Arbeiten

Betreuer: Franziska Hein

Hintergrund

Kites werden in sog. Airborne Wind Energy Systemen (kurz: AWE-Systeme) zur Energiegewinnung aus Höhenwind eingesetzt. Die aerodynamischen Kräfte werden mithilfe von einem oder mehreren Seilen zu einer Bodenstation geleitet und dort in elektrische Energie oder in Bewegungsenergie umgewandelt. Für die Umsetzung dieser Systeme ist eine automatische Steuerung des Kites von großer Bedeutung, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und optimale Flugtrajektorien abzufliegen.

Problemstellung

Für die Auslegung eines Reglers zum automatischen Kiteflug ist ein Systemmodell notwendig. In der ersten Projektphase wurde dies bereits mithilfe des Lagrange-Formalismus aufgebaut. In dieser Arbeit soll das Systemmodell durch Einbringen eines Seilmodells  weiter verbessert werden. Die Seile wurden bisher als gestreckt und masselos angenommen und sollen nun mit einer Biegelinie und einer Masse sowie dem Luftwiderstand versehen werden.

Aufgaben

  • Literaturrecherche bezüglich der Integration und Berechnung des Seilmodells mithilfe des Lagrange-Formalismus
  • Implementierung des Seilmodells in das Simulationsmodell bzw. in die Vorhandenen Bewegungsgleichungen
  • Auswertung der Seilkräfte mit und ohne Seilmodell in der Simulation

 

Anforderungen

  • Gute Kenntnisse in MATLAB/Simulink
  • Gutes Verständnis im Bereich Dynamik und Mechanik von Vorteil

Betreuer: Marc Welsch

Hintergrund

Bei der Modellierung von Fluggeräten im Rahmen einer Flugsimulation wird häufig auf das sogenannte Starrkörpermodell zurückgegriffen, wodurch sich die flugmechanischen Gleichungen auf die Bewegung eines einzelnen Körpers reduzieren. Diese vereinfachende Annahme ist für viele Anwendungsfälle ausreichend.
Insbesondere bei der Modellierung größerer Fluggeräte und der Betrachtung von Regelkreisverhalten trägt diese Annahme jedoch zu einer Diskrepanz zwischen Simulation und Realität bei, da die Effekte von Rückkopplungen durch Strukturmoden (Bewegungsformen des elastischen Mehrkörpersystems) vernachlässigt werden. Ein klassisches Beispiel für einen solchen Effekt ist die Bodenresonanz bei einem Hubschrauber.

Problemstellung

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die relevanten Strukturmoden eines VTOL-Vehikels anhand von aufgezeichneten Messdaten untersucht und identifiziert werden. Im Anschluss soll auf Basis der gewonnenen Daten die bestehende Modellierung des Fluggeräts entsprechend ergänzt werden.

Aufgaben

  • Literaturrecherche bzgl. der Identifikation und Modellierung von Strukturmoden
  • Untersuchung und Auswertung der Messdaten
  • Erweiterung des Simulationsmodells um die Modellierung der relevanten Strukturmoden
  • Validierung des Modells gegen die Flugmessdaten

Anforderungen

  • Gute Leistungen in den Bereichen Höhere Mathematik und Technische Mechanik
  • Erfahrung in der Programmierung mit Matlab/Simulink
  • Kenntnisse der Mehrkörperdynamik und Helikopter-Flugmechanik von Vorteil

Betreuer: Marc Welsch

Hintergrund

Für ein VTOL-Vehikel besteht ein Flugregler für die Regelung von Geschwindigkeiten gegenüber dem Boden (Groundspeed). Im Kurvenflug erfolgt die Kompensation/Vorsteuerung der notwendigen zentripetalen Kräfte und der Drehraten. Mangels Messung von aerodynamischen Geschwindigkeiten, bzw. Winkeln findet jedoch keine Koordinierung des (Kurven-)Flugs im klassischen Sinn statt (Reduzierung des Schiebewinkels auf 0).

Problemstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Ansatz erarbeitet werden, mit welchem der bestehende Regelungsansatz um die Koordinierung des Flugs erweitert werden kann.

Aufgaben

  • Literaturrecherche bzgl. des koordinierten Fluges (mit Fokus auf VTOL-Vehikel)
  • Berarbeitung eines Regelungskonzepts für den koordinierten Flug unter Berücksichtigung der verfügbaren Messgrößen
  • Implementierung des Konzepts in den bestehenden Flugregler
  • Test des Konzepts in der Simulationsumgebung

Anforderungen

  • Gute Leistungen im Bereich Flugmechanik
  • Besuch der Vorlesung Hubschrauber-Flugmechanik und  -Flugregelung von Vorteil
  • Grundkenntnisse in der Programmierung mit Matlab/Simulink

Extern

Aktuell sind keine externen Abschlussarbeiten vorhanden (Stand 01.06.2022)

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