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Stability and Robustness of a Tandem Tilt-Wing VTOL with Dynamic Inversion Control Laws

Milz, Daniel und May, Marc Simon und Armanini, Sophie F. und Looye, Gertjan (2026) Stability and Robustness of a Tandem Tilt-Wing VTOL with Dynamic Inversion Control Laws. In: AIAA SciTech 2026 Forum. AIAA SCITECH 2026 Forum, 2026-01-12 - 2026-01-16, Orlando, FL. doi: 10.2514/6.2026-2070.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2026-2070

Kurzfassung

Tilt-wing aircraft are a promising concept that combines the advantages of vertical take-off and landing (VTOL) capabilities with efficient cruise flight. However, the control design for tilt-wings poses significant challenges, particularly due to the different flight phases and the transition between them. Nonlinear dynamic inversion-based (NDI) control approaches have been demonstrated to offer an effective solution as they decouple the dynamics throughout the envelope. The susceptibility to uncertainties and disturbances arising from complex aerodynamic interactions raises questions about the stability and robustness of control systems designed for such aircraft. This study proposes methodologies for assessing the stability and robustness of control systems for transformational VTOLs. To illustrate, the stability and robustness of a hybrid NDI control system integrated within an optimization-based control allocation scheme will be examined across the different flight phases of a tandem tilt-wing VTOL. Precisely, we assess the robustness against uncertainties using worst-case disk and stability margins, as determined by the structured singular value \textmu. The findings indicate that the controller can stabilize the vehicle throughout all flight phases while ensuring sufficient margins to uncertainties. However, transitioning from thrust-borne to aerodynamic flight decreases the margins as the influence of aerodynamic uncertainties increases. Additionally, the backward or decelerating transition has to be performed carefully to avoid unstable flight phases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221794/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Stability and Robustness of a Tandem Tilt-Wing VTOL with Dynamic Inversion Control Laws
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Milz, DanielDaniel.Milz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9704-2036203719109
May, Marc SimonMarc.May (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Armanini, Sophie F.s.armanini (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Looye, GertjanGertjan.Looye (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2026
Erschienen in:AIAA SciTech 2026 Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2026-2070
Status:veröffentlicht
Stichwörter:flight control tilt-wing eVTOL nonlinear dynamic inversion
Veranstaltungstitel:AIAA SCITECH 2026 Forum
Veranstaltungsort:Orlando, FL
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:12 Januar 2026
Veranstaltungsende:16 Januar 2026
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: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Flugregelung und Simulation
Institut für Flugsystemtechnik
Institut für Aeroelastik > Regelung aeroelastischer Systeme
Hinterlegt von: Milz, Daniel
Hinterlegt am:27 Jan 2026 12:11
Letzte Änderung:11 Feb 2026 08:52

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