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Dynamic Inversion-Based Control Concept for Transformational Tilt-Wing eVTOLs

Milz, Daniel und May, Marc Simon und Looye, Gertjan (2024) Dynamic Inversion-Based Control Concept for Transformational Tilt-Wing eVTOLs. In: AIAA SciTech 2024 Forum. AIAA Scitech Forum 2024, 2024-01-08 - 2024-01-12, Orlando, FL. doi: 10.2514/6.2024-1290. ISBN 978-162410711-5.

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585kB

Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2024-1290

Kurzfassung

Transformational electric vertical take-off and landing (eVTOL) vehicles, including tiltwings, have (re)gained popularity over the past decade owing to their advantages of efficient wing-borne cruise flight and reduced requirements on ground-based infrastructure. They promise a new mode of transportation for fast and versatile, short-to-medium-haul on-demand connections. However, they come at the cost of complex mechanics, flight dynamics, and aerodynamics. Among these factors, the different flight regimes and the transition between them make the control system design challenging. Ideally, a flight control system provides means for pilot interaction, autoflight functions, robustness to disturbances, and failure mitigation. The different flight regimes with distinct flight dynamics in a single vehicle motivate a holistic approach. So far, no control approach has prevailed, which raises the question of how to design a control concept that satisfies the above requirements for the full flight envelope. To solve this problem, we derive a generalized representation for transformational eVTOLs and propose a flight control approach for this system, consisting of a dynamic-inversion-based angular rate and velocity control law. Moreover, combining these control functions with optimization-based control allocation is motivated and presented. Finally, the concept is applied to a tandem tilt-wing configuration and analyzed. Results suggest the practicability of the proposed control approach.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201353/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Dynamic Inversion-Based Control Concept for Transformational Tilt-Wing eVTOLs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Milz, DanielDaniel.Milz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9704-2036150705453
May, Marc SimonMarc.May (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Looye, GertjanGertjan.Looye (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2024
Erschienen in:AIAA SciTech 2024 Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2024-1290
ISBN:978-162410711-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:eVTOL; Tilt-Wing; Flight Control; Dynamic Inversion
Veranstaltungstitel:AIAA Scitech Forum 2024
Veranstaltungsort:Orlando, FL
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 Januar 2024
Veranstaltungsende:12 Januar 2024
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugsysteme
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Flugzeug-Systemdynamik
Hinterlegt von: Milz, Daniel
Hinterlegt am:15 Jan 2024 09:12
Letzte Änderung:10 Jun 2024 08:54

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