M. Krings, F. Thielecke

Die Schnittstelle zwischen den unteren Automatisierungsebenen der weitgehend optimierten Basisflugregelung und den oberen Automatisierungsebenen den stark reglementierten Flugmanagement- und Flugverkehrsabläufen stellt einen potentiellen Ansatzpunkt zur Optimierung heutiger Flugsteuerungssysteme dar. Der hier präsentierte, integrierte Ansatz für ein prädiktives Autopiloten- und Flugbereichssicherungssystem führt auf ein in systemkritischen Parametern begrenzten, optimalen Autopiloten, der auf der Ebene der Bahnführung Flugbereichssicherung ermöglicht ohne die Leistungsfähigkeit des Basissystems, bestehend aus Flugregelung und Flugzeug, einzuschränken. Das grundlegende Konzept und dessen Elemente, diskrete, modell-prädiktive Regelung, Dynamic Trim Verfahren und Outer Loop Constraints Ansatz, werden dargestellt und im Rahmen eines Anwendungsbeispiels für die longitudinale Bahnführung eines skalierten Flugversuchsträgers in Matlab[registered trademark]/Simulink[registered trademark] implementiert. Die Ergebnisse aus verschiedenen Simulationsläufen zeigen das Potential und die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Konzepts eines prädiktiven Autopiloten- und Flugbereichssicherungssystems, welches nicht nur Flugbereichsgrenzen sondern auch systeminterne Grenzen explizit in der Bahnführungsaufgabe berücksichtigt.

The interface between the lower automation levels of the largely optimized basic flight control and the upper automation levels of the highly regulated flight management and air traffic processes represents a potential starting point for optimizing current flight control systems. The integrated approach presented here for a predictive autopilot and flight path control system leads to an optimal autopilot limited in system-critical parameters, enabling flight path control at the trajectory level without compromising the performance of the basic system, consisting of the flight control and aircraft. The fundamental concept and its elements—discrete model predictive control, dynamic trim procedures, and the outer loop constraints approach—are presented and implemented in an application example for the longitudinal trajectory control of a scaled flight test platform in Matlab/Simulink. The results from various simulation runs demonstrate the potential and performance of the proposed concept of a predictive autopilot and flight area safety system, which explicitly considers not only flight area boundaries but also system-internal boundaries in the trajectory guidance task.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201211021634

Autopilot, Envelope Protection

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02.11.2012