S. Jackisch, F. Knaak, N. Siepenkötter, C. Hebisch, D. Abel, D. Moormann

Im Projekt ReCo (Rendezvous Control) wird die automatisierte Synchronisation und Landung eines unbemannten Flugsystems auf einem Bodenlandesystem untersucht. Der Einsatz eines solchen Landesystems ermöglicht einen luftfahrzeugseitigen Verzicht auf ein komplexes und schweres Fahrwerk. Die daraus resultierende Massenreduktion ist im Hinblick auf den Einsatz von unbemannten "High Altitude Long Endurance" (HALE) Luftfahrzeugen von besonderer Bedeutung, da so deren Flugleistung und Nutzlast optimiert werden können. Auch bei Großraumflugzeugen ergibt sich durch Dominoeffekte auf die Struktur- und Triebwertksauslegung eine signifikante Massenreduktion. Dies führt zu einem effizienteren und umweltfreundlicheren Betrieb. In diesem Beitrag wird für die Präzisionslandung auf einem bewegten Bodensystem eine bestehende Flugzustandsregelung um einen modellprädiktiven Ansatz erweitert. Dieser basiert auf einem linearen Modell der Seitendynamik eines unbemannten, skalierten Beispielflugzeugs unter Berücksichtigung atmosphärischer Störungen. Diese werden in den relevanten Landephasen am Bodensystem gemessen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der untersuchte, modellprädiktive Regelansatz für Präzisionslandungen geeignet ist und die Regelgüte durch eine Berücksichtigung der prädizierten dominaten Störgröße, dem instationären Wind, verbessert werden kann. Abschließend wird eine Abschätzung der nötigen Güte der Prädiktion der Störung diskutiert.

The ReCo (Rendezvous Control) project investigates the automated synchronization and landing of an unmanned aerial system (UAS) on a ground landing system. The use of such a landing system eliminates the need for a complex and heavy landing gear on the aircraft. The resulting mass reduction is particularly important for the use of unmanned High Altitude Long Endurance (HALE) aircraft, as it optimizes their flight performance and payload. Large aircraft also benefit from significant mass reductions due to domino effects on structural and propulsion system design. This leads to more efficient and environmentally friendly operation. This paper describes how an existing flight control system for precision landing on a moving ground landing system is extended with a model predictive approach. This approach is based on a linear model of the lateral dynamics of a scaled-down unmanned aircraft, taking atmospheric disturbances into account. These disturbances are measured at the ground landing system during the relevant landing phases. The simulation results show that the investigated model-predictive control approach is suitable for precision landings and that the control accuracy can be improved by considering the predicted dominant disturbance, the unsteady wind. Finally, an estimate of the required accuracy for predicting the disturbance is discussed.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2020

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2021

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2021012211462671140101

10.25967/530153

Automatisierte Landung, Kooperative Fahrzeug Regelung, Modellprädiktive Regelung

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Jackisch, S.; Knaak, F.; et al. (2021): Rendezvous-Regelung zum automatisierten Landen eines Flächenflugzeugs auf einem bewegten Bodenfahrzeug. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/530153. urn:nbn:de:101:1-2021012211462671140101.

22.01.2021