Reglerentwicklung und Flugeigenschaftsuntersuchung in der Längsachse an einem nichtlinearen Modell eines militärischen Transporters

Abstract

Die Studienarbeit befasst sich mit der Entwicklung des Basisreglers des A400M in der Längsachse. Es wird der Aufbau von Direct Law und Normal Law möglichst realitätsnah den Vorgaben eines Airbus-Dokuments nachgebildet. Zudem werden die ausgelegten Regler einer Flugeigenschaftsanalyse unterzogen. Aus dem vorliegenden nichtlinearen Modell des A400M wird an zuvor ausgewählten, repräsentativen Trimmpunkten ein lineares Modell der Flugzeugdynamik erzeugt. Es werden Reglerstrukturen für einen Nickdämpfer, einen Lastvielfachenregler und ein Anstellwinkelregelgesetz aufgebaut. Die Bestimmmung der benötigten Reglerverstärkungen erfolgt an den Trimmpunkten über ein numerisches Optimierungsverfahren. Die optimierten Verstärkungen werden durch die Auswertung von Zeitschrieben der Ausgangsgrößen des Modells und anhand von Flugeigenschaftskriterien auf ihre Güte untersucht. Das Direct Law besteht in der Grundstruktur aus einem Nickdämpfer. Mit der optimierten Verstärkung ergeben sich sowohl gute Zeitverläufe des Modells, als auch sehr gute Flugeigenschaften. Im Nomal Law findet ein Lastvielfachregler seine Anwendung. Auch hierbei wurden die Airbus-Vorgaben verwirklicht. In bestimmten Flugbereichen wird nicht über das wirkliche Lastvielfache, sondern über eine Vermischung von realem und einem abgeschätzten Lastvielfachen geregelt. Es wurden deshalb zwei Reglerstrukturen entwickelt, die ihre Vorteile in einem Regler vereinen sollen. Des Weiteren wurde gesondert die Anstellwinkelregelung des Normal LAW umgesetzt, mit der verhindert werden soll, dass das Flugzeug in den gefährlichen Stall-Bereich gelangt. Hierbei wird der vorgegebene Anstellwinkel sehr gut eingehalten. Bei allen nachgebildeten Reglerstrukturen zeigt sich eine gute Übereinstimmung von dem zur Auslegung verwendeten linearen und dem nichtlinearen Flugzeugmodell.