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Schätzung des Aktuatorzustands sowie der Wirksamkeit von Steuerflächen eines Verkehrsflugzeugs mittels Beobachter- und Smoothingalgorithmen in Echtzeit

Krings, Matthias (2009) Schätzung des Aktuatorzustands sowie der Wirksamkeit von Steuerflächen eines Verkehrsflugzeugs mittels Beobachter- und Smoothingalgorithmen in Echtzeit. Diploma. DLR-Interner Bericht. DLR-IB 111-2009/11, 151 S.

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Abstract

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung eines Zustandsschätzers auf Basis des Kalman Filters und des Rauch-Tung-Striebel Smoothers zur Detektion von Systemfehlfunktionen an Aktuatoren und Steuerflächen eines Verkehrsflugzeugs. Über eine flugmechanische Systemanalyse, das heißt über die Messung des Flugzustands und unter Berücksichtigung des zeitlichen Zusammenhangs von Steuereingriff und Flugzeugantwort, lassen sich Aussagen treffen, welche Faktoren zu dem aktuellen Flugzustand beigetragen haben. Mit Hilfe synthetischer Flugdaten aus einer linearen sowie aus einer nichtlinearen Simulationsumgebung wird das vorgestellte Verfahren validiert und verifiziert. Hierzu werden neben additiver und multiplikativer Fehler weitere Störgrößen wie Sensorrauschen und Turbulenz eingebracht. Während die Detektion additiver Fehler auch unter Einfluss von Turbulenz gute Ergebnisse zeigt, werden die Grenzen der Zustandsschätzung bei Auftreten multiplikativer Fehler deutlich. Es lässt sich zeigen, dass über eine Anpassung der Filterparameter Störeinflüsse wie Sensorrauschen und Turbulenz unterdrückt werden können und diese Anpassung einem Optimierungsproblem unterliegt. Die Modellbildung ist ein weiterer wesentlicher hier betrachteter Aspekt, welcher gerade bei der Anwendug des linearen Verfahrens auf ein nichtlineares System zum Tragen kommt. Über eine geeignete Reduktion der Beobachterordnung lässt sich dabei der Einfluss nichtlinearer Effekte mindern, wobei die Grenzen des Algorithmus weiterhin deutlich sichtbar sind.

Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Diploma)
Title:Schätzung des Aktuatorzustands sowie der Wirksamkeit von Steuerflächen eines Verkehrsflugzeugs mittels Beobachter- und Smoothingalgorithmen in Echtzeit
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Krings, MatthiasTU Braunschweig
Date:2009
Refereed publication:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:151
Status:Published
Keywords:Wind und Turbulenz, Dryden-Spektrum, Sensorrauschen, Taylorreihenentwicklung, Tustin Transformation, Kalman Filter, Rauch-Tung-Striebel Smoother
Institution:TU Braunschweig
Department:Maschinenbau
HGF - Research field:other
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Aircraft Research
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Systems & Cabin
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Flight Systems > Flight Dynamics and Simulation
Deposited By: Tanja Bracke
Deposited On:22 Jun 2009 13:46
Last Modified:02 Nov 2009 16:02

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