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Machine Learning Based Combustion Chamber Pressure and Mixture Ratio Controller - Simulative and Experimental Evaluation of Control Performance

Hörger, Till und Dresia, Kai und Waxenegger-Wilfing, Günther und Schlechtriem, Stefan (2025) Machine Learning Based Combustion Chamber Pressure and Mixture Ratio Controller - Simulative and Experimental Evaluation of Control Performance. In: AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2025. AIAA Scitech 2025 Forum, 2025-01-06 - 2025-01-10, Orlando, FL, USA. doi: 10.2514/6.2025-2636. ISBN 978-162410723-8.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Kurzfassung

A combustion chamber pressure- and mixture ratio-controller based on deep reinforcement learning methods is under development at German Aerospace Center - DLR. Training and implementation of the controller is described. The performance of this controller is evaluated in simulation and experimental tests. Application use case is a 22 N nitrous oxide/ethane thruster that can be operated in a wide range of operation points. Steady state and trajectory-following performance is measured via mean squared error, standard deviation, overshot and settling time evaluation in simulation and experiment. For steady state set-point control the controller shows good performance within the trained operation points in simulation and experiment. Root mean squared error of chamber pressure and mixture ratio is below 0.5 bar and 1 respectively for all physically achievable set-points. Control performance in simulation is better than at the real system. Trajectory-following performance in simulation is convincing, showing nearly no offset to the target values, whereas in the experimental evaluation deviations and fluctuations occur, indicating the need for further optimization when transferring the controller from simulation to the real system.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220009/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Machine Learning Based Combustion Chamber Pressure and Mixture Ratio Controller - Simulative and Experimental Evaluation of Control Performance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hörger, TillTill.Hoerger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5859-9907NICHT SPEZIFIZIERT
Dresia, KaiKai.Dresia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3229-5184NICHT SPEZIFIZIERT
Waxenegger-Wilfing, GüntherGuenther.Waxenegger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5381-6431NICHT SPEZIFIZIERT
Schlechtriem, StefanDLR Lampoldshausen, Institut für Raumfahrtantriebehttps://orcid.org/0000-0002-3714-9664NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2025
Erschienen in:AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2025-2636
ISBN:978-162410723-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thrust Controller, Reinforcement Learning
Veranstaltungstitel:AIAA Scitech 2025 Forum
Veranstaltungsort:Orlando, FL, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Januar 2025
Veranstaltungsende:10 Januar 2025
Veranstalter :AIAA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Agile Entwicklung von fortschrittlichen Raketenantrieben, R - Synergieprojekt Projekt NeoFuels
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Satelliten- und Orbitalantriebe
Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Hinterlegt von: Hörger, Till
Hinterlegt am:01 Dez 2025 10:37
Letzte Änderung:03 Dez 2025 13:13

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