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An Iterative Dynamic Control Allocation Formulation for Hypersonic Vehicles with Asymmetrical Input Limitations on Magnitude and Rate

Autenrieb, Johannes und Gruhn, Patrick (2025) An Iterative Dynamic Control Allocation Formulation for Hypersonic Vehicles with Asymmetrical Input Limitations on Magnitude and Rate. In: AIAA SciTech 2025 Forum. AIAA SciTech 2025 Forum, 2025-01-06 - 2025-01-10, Orlando, FL. doi: 10.2514/6.2025-2265.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
2MB

Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2025-2265

Kurzfassung

Hypersonic glide vehicles (HGVs) present unique control challenges due to high-speed atmospheric interactions, state-dependent actuator constraints, and thermal loads on control surfaces. This paper introduces a iterative control allocation approach tailored to meet these demands, addressing asymmetric control input limits, actuator coupling, and state-dependent thermal constraints. Traditional methods, such as pseudoinverse-based approaches and quadratic programming, when applied to complex overactuated systems like HGVs, either fail to fully exploit the available moment set or lack real-time guarantees for embedded systems with limited computing resources, thus limiting their applicability to hypersonic vehicles. Our proposed algorithm iteratively optimizes control inputs to achieve desired moment commands while dynamically adjusting for constraints on input magnitude and rate. By incorporating thermal load-dependent soft constraints and leveraging prior flight dynamics knowledge on actuator coupling, this method enhances both vehicle performance and structural integrity during high-speed maneuvers. We applied and validated the algorithm using DLR's Generic Hypersonic Glide Vehicle 2 (GHGV-2) concept, with simulation results demonstrating the algorithm’s efficiency in maintaining control authority.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212136/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:An Iterative Dynamic Control Allocation Formulation for Hypersonic Vehicles with Asymmetrical Input Limitations on Magnitude and Rate
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Autenrieb, JohannesJohannes.Autenrieb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gruhn, PatrickPatrick.Gruhn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Januar 2025
Erschienen in:AIAA SciTech 2025 Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2025-2265
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hypersonic Glide Vehicles; Control Allocation
Veranstaltungstitel:AIAA SciTech 2025 Forum
Veranstaltungsort:Orlando, FL
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Januar 2025
Veranstaltungsende:10 Januar 2025
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
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: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Flugdynamik und Simulation
Institut für Flugsystemtechnik
Hinterlegt von: Autenrieb, Johannes
Hinterlegt am:29 Jan 2025 11:41
Letzte Änderung:29 Jan 2025 11:41

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