Regelung redundanter elektromechanischer Ruderstellantriebe

Abstract

Diese Arbeit behandelt die Regelung redundanter Ruderstellantriebe im Hinblick auf den Trend hin zum „More electric Aircraft“. Die Arbeit ist dabei eingebettet in den Aufbau eines Prüfstandes zur Erprobung der Verwendung elektrischer Aktuatoren in der primären Flugsteuerung. Aufgrund der geforderten Ausfallsicherheit in dieser Anwendung sind redundante Strukturen notwendig, weshalb die Verwendung von zwei Aktuatoren im Duplex-Betrieb vorgesehen ist. Beide Aktuatoren werden Active/Active betrieben, befinden sich im Normalbetrieb also beide im Eingriff. Die Arbeit behandelt dabei nach einer Einführung in dieses Thema die Modellierung einer Steuerfläche mit Aktuatoranbindung unter Matlab/Simulink, um ein Modell für simulative Untersuchungen zu erhalten. Weiterhin wird ausführlich auf die Modellierung und die Regelung der verwendeten permanentmagneterregten Synchronmaschinen eingegangen. Da der Betrieb im Active/Active-Prinzip die Kompensation auftretenden Forcefights zwischen den beiden Aktuatoren notwendig macht, werden verschiedene Möglichkeiten hierzu untersucht und deren Ergebnisse diskutiert. Dabei wird sowohl auf den rein mechanischen Forcefight zwischen zwei Aktuatoren als auch auf den elektrischen „I-Fight“ zwischen den Spulenströmen redundanter Wicklungen eingegangen. Abschließend wird eine mögliche Systemarchitekur vorgestellt, welche ein notwendiges Redundanzmanagement zur Kompensation auftretender Fehlerfälle beinhaltet.