Institut für Flugmechanik und Flugregelung
Grundlagen (LRT B.Sc.)
Inhalte:
Koordinatensysteme, Transformationen, Bewegungsmodelle, Trimmung, Linearisierung, Analyseverfahren im Zeitbereich
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Inhalte:
Differenzialgleichungen, Laplace-Transformation, Eingrößenentwurfsverfahren im Frequenzbereich
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Einarbeitung Matlab/Simulink, Trimmung und Linearisierung in Simulink, Simulation nichtlinearer Regelkreise mit einem einfachen Flugzeugmodell
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe
Inhalte:
MATLAB/Simulink kommt in der LRT in den unterschiedlichsten Kontexten zum Einsatz und ist als wichtiges Werkzeug etabliert.
Hier werden mehrere Anwendungen von MATLAB und Simulink in der Luft- und Raumfahrttechnik, speziell im Bereich der Flugmechanik und Regelungstechnik, vorgestellt und im Rahmen von Übungen selbst bearbeitet. Hierzu gehören die Visualisierung von (Mess-)Daten, einige Grundlagen der Modellbildung, die numerische Lösung von Anfangswertproblemen mit MATLAB und Simulink sowie einige Beispiele für Hardware in the Loop Setups und ihren Einsatz bei der Reglerentwicklung.
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe
Prof. Fichter mit einem Quadrokopter
Weiterführende Anwendungen (LRT M.Sc.)
Inhalte:
Entwurfsmodelle für die Flugregelung, Flugeigenschaften, Sensoren und Flugzustandsbestimmung, Stabilisierungsregler und Vorgaberegler, einfache Autopiloten, Lenkung und Bahnplanung, praktische Beispiele
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Methoden der mathematischen Systemtheorie haben in den vergangenen Jahren verstärkt Einzug in die Verifikation und Auslegung von modernen Flugregelungssystemen gehalten. Die Betrachtung als mathematische System erlaubt es, nichtlinear Flugdynamiken, Unsicherheiten und Störgrößen mit einzubeziehen. Im Seminar wollen wir aktuelle Forschungsthemen der Systemtheorie für die Flugregelung näher beleuchten.
Sprache:
Deutsch/Englisch
Veranstaltungsrhythmus:
unregelmäßig
Inhalte:
Schubmodellierung, Rotordynamik, nichtlineare Bewegungsgleichungen, Linearisierung, Reglerentwurf
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Inhalte:
Missionsbeispiele, Satellitenmodell, Lage-, Drehraten- und Bahnbestimmung, Spin- und Lagestabilisierung
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Inhalte:
klassische Flugkörperlenkung (Proportionalnavigation, Zieldeckungslenkung), Raketenlenkung, Lenkentwurfsmethoden, nichtlineare Simulation gelenkter Flugkörper
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Inhalte:
Starrkörpermodell eines Flächenflugzeugs, lineare Systeme der Längs- und Seitenbewegung, stabilisierende Rückführungen und Autopiloten in der Längs- und Seitenbewegung
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Quadrokopter
Weiterführende Theorie (LRT M.Sc.)
Inhalte:
Analyse und Eigenschaften linearer Mehrgrößensysteme, Regelkreisstrukturen, Polvorgabe und modale Regelung zum Entwurf von Zustandsrückführungen, Beobachter
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe
Inhalte:
Das nichtlineare Parameteroptimierungsproblem, Bedingungen für lokales Minimum, numerische Verfahren
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Störeinflüsse und Übertragungsfunktionen im Regelkreis, Frequenzganganalyse, Singulärwertdiagramm, robuste Stabilität und Regelgüte bei unstrukturierten Unsicherheiten, H-Unendlich-Regelung, µ-Analyse
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Störeinflüsse und Übertragungsfunktionen im Regelkreis, Frequenzganganalyse, Singulärwertdiagramm, robuste Stabilität und Regelgüte bei unstrukturierten Unsicherheiten, H-Unendlich-Regelung, µ-Analyse
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Inhalte:
lineare zeitdiskrete Systeme, Diskretisierung kontinuierlicher Systeme, Entwurf und Analyse digitaler Regelkreise, Kalman-Filter
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Bestandteile eines Optimalsteuerungsproblems, typische Aufgabenstellungen in der LRT, direkte und indirekte Lösungsverfahren
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe
Flächenflugzeug MAJA
Seminare
Inhalte:
In den letzten Jahren hat der autonome Betrieb unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft an Bedeutung gewonnen. Das Aerobotics-Seminar des Instituts für Flugmechanik und Flugregelung befasst sich mit der automatischen Bahnplanung und -regelung für Starrflügel-UAVs. Im Vergleich zu den weit verbreiteten Quadrocoptern bieten diese Systeme überlegene Flugleistungen und Reichweite Im Aerobotics-Seminar sammeln Masterstudenten der Luft- und Raumfahrttechnik praktische Erfahrungen auf diesem Gebiet. Die Teilnehmer entwickeln und implementieren verschiedene Flugführungsalgorithmen für UAVs und lernen deren theoretischen Grundlagen kennen. Die Funktionalität und korrekte Implementierung des entwickelten Codes wird dann in einer Hardware-in-the-Loop-Umgebung getestet. Schließlich haben die Studenten die Möglichkeit, ihre Algorithmen im realen Flug zu testen.
Anschließend erarbeiten und skizzieren die Studierenden darüber hinaus den Weg zur Umsetzung einer fortgeschrittenen Aufgabe aus dem Bereich der Bahnplanung oder des Reglerentwurfs. Den Abschluss der Veranstaltung bilden eine Abschlusspräsentation sowie die Abgabe der schriftlichen Dokumentation der durchgeführten Arbeiten.
Die Teilnehmer lernen den Entwicklungsprozess eines Regelalgorithmus kennen. Dabei wird der gesamte Prozess vom theoretischen Entwurf bis zur praktischen Umsetzung und Verifizierung durchlaufen.
Veranstaltungsrhythmus:
SoSe
Inhalte:
Im Seminar Flugrobotik lernen die Studenten den kompletten Entwicklungsprozess eines fliegenden Systems kennen. Begonnen beim mechanischen Zusammenbau eines Quadrocopters, über die Vermessung der Systemparameter, Modellierung in einer Flugsimulation, Auslegung der Regler bis hin zum realen Flugversuch werden alle Schritte betrachtet.
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe
Inhalte:
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe
Inhalte:
Matlab/Simulink hat sich als Simulationsstandard im akademischen und industriellen Bereich etabliert. Am Beipiel eines einfachen Flugzeugmodells wird die Implementierung eines nichtlinearen Systems mit S-Functions in Simulink gezeigt. Mithilfe von Simulink-Kommandos für Trimmung und Linearisierung gewinnt man lineare Entwurfsmodelle für den Reglerentwurf, für den es wiederum viele unterstützende Matlab-Kommandos gibt. Mithilfe vielfältiger Simulink-Blöcke gelingt es, nichtlineare Modelle von Regelkreisen zu simulieren bis hin zur automatischen Landung.
Veranstaltungsrhythmus:
WiSe/SoSe