Lehrveranstaltungen

Hier finden Sie eine Übersicht mit Hinweisen sowie weiterführenden Informationen zu Lehrveranstaltungen des Instituts für Flugmechanik und Flugregelung.

Website der Universität Stuttgart (c)
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 (c)
Prof. Fichter mit einem Quadrokopter

Weiterführende Anwendungen (LRT M.Sc.)

Inhalte:
Flugeigenschaftskriterien, Eigenschaften ausgewählter Sensoren, Stabilisierungsregler, Autopiloten (Mehrgrößenregelung)

Veranstaltungsrhythmus:
SoSe

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 (c)
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 (c)
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.

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

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