Temperaturabhängige Regelung eines Flugzeugseitenwand-Paneels

Kurzfassung

Aktive Systeme zur Schwingungs- oder Schallreduktion sind vielfach in der Fachliteratur behandelt. Ihre Wirksamkeit und Funktionsfähigkeit konnte in diversen Anwendungsszenarien, zumeist unter Laborbedingungen, bewiesen werden. Bei der Installation eines aktiven Systems in einer realen Umgebung muss es sich auf wechselnde Umgebungsbedingungen einstellen können. Am Beispiel eines Flugzeugseitenwand-Paneels wird die Problematik deutlich. Insbesondere durch wechselnde Sonneneinstrahlung unterliegt das Paneel starken Temperaturschwankungen, die eine Veränderung der Schwingungseigenschaften zur Folge hat. Ist das Paneel mit einem aktiven System ausgestattet, so ist die Strukturdynamik direkt mit der Regelgüte und der Stabilität der Regelstrecke verknüpft. Thermische Experimente im Akustischen Transmissionsprüfstand (ATB) des DLR in Braunschweig im Rahmen des EU-Projekts ACASIAS zeigen, dass sich das Schwingungsverhalten eines Flugzeugseitenwand-Paneels im Temperaturbereich von 22-50°C signifikant ändert. Ausgehend von den Labor-Experimenten werden in diesem Artikel die Parametervariationen der geregelten Strecke modelliert. Im Folgenden wird ein Ansatz zur Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit mittels eines Gain-Scheduling Reglers am Beispiel einer Schwingungsregelung vorgestellt. Eine abschließende Betrachtung weist die Stabilität des Regelkreises bei beliebigen Temperaturverläufen nach. Der Fokus dieses Artikels liegt auf einem praxisnahen Verfahren, das sich einfach in der Regelungshardware implementieren lässt.