F. Enkelmann

Die Zustandsbewertung von Luftfahrzeugen ist aus technischer und operationeller Sicht ein Erfolgsfaktor für die sichere und ökonomische Luftfahrt. Für die Bewertung können physikalisch basierte Simulationsmodelle eingesetzt werden, mit zum Teil komplexen Modellstrukturen. Eine Herausforderung besteht in der Identifikation des Modells, durch Flugversuche, Versuche im Windkanal oder CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics). Werden ausschließlich Messdaten aus dem regulären Flugbetrieb zur Identifikation genutzt, kann zwar der Aufwand zur Datenbeschaffung geringer ausfallen, allerdings kann die Schwierigkeit des Parameterschätzproblems ansteigen. In diesem Paper werden Parameterschätzverfahren und erreichte Schätzungsgüten nach Gesichtspunkten der Modellkomplexität und definierten Vorgaben für Eingangsdaten diskutiert. Eine Auswahl von Parameterschätz- und Optimierungsverfahren wird angewendet und quantitativ bewertet. Es werden der Begriff "Modellkomplexität" definiert und ein polynomisches Modell aufgestellt. Mit der sukzessiven Erweiterung des Modells und der Durchführung von Parameterschätzungen wird eine Abhängigkeit zwischen der Modellkomplexität und der Güte der Parameterschätzung untersucht. Aus der Literatur wird ein Referenzmodell eines unbemannten Flugsystems (UAVs) vorgestellt, für welches eine Parameterschätzung durchgeführt wird. Die Ergebnisse werden abschließend zusammengeführt und Zusammenhänge diskutiert.

"Aircraft condition assessment is a key success factor for safe and economical aviation from both a technical and operational perspective. Physically based simulation models, some with complex model structures, can be used for this assessment. One challenge lies in identifying the model through flight tests, wind tunnel experiments, or CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations. While using only measurement data from regular flight operations for identification may reduce the data acquisition effort, it can increase the difficulty of the parameter estimation problem. This paper discusses parameter estimation methods and the resulting accuracy of the estimations based on model complexity and defined input data specifications. A selection of parameter estimation and optimization methods is applied and quantitatively evaluated. The term "model complexity" is defined, and a polynomial model is developed. By successively expanding the model and performing parameter estimations, the relationship between model complexity and the accuracy of the parameter estimation is investigated. A reference model of an unmanned aerial vehicle (UAV) system is presented from the literature, for which a parameter estimation is performed. The results are then summarized and their interrelationships discussed."

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2019, Darmstadt

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2019

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2019112512125288199141

10.25967/490143

Parameterschätzung, Parameterschätzverfahren, Modellidentifikation, Modellkomplexität, Vergleich, Optimierung, Optimierungsverfahren, unbemannte Flugsysteme, UAV, unmanned aerial vehicle, UAS

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Enkelmann, F. (2019): Vergleich von Parameterschätzverfahren bei diskontinuierlichen Eingangsdaten in Abhängigkeit der Modellkomplexität. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/490143. urn:nbn:de:101:1-2019112512125288199141.

25.11.2019