A. Semke, T. Müller, V. Gollnick

Gegenstand dieses Papers ist die Entwicklung, der Bau und die Erprobung einer VTOL-Drohne, die durch drei schwenkbare Impeller angetrieben und gesteuert wird. Konstruktion und Architektur der Steuerung sind sowohl für den Schwebeflug, den Horizontalflug als auch die Transition zwischen beiden ausgelegt. Der Schwebeflug wird in der Steuerung implementiert und in Flugversuchen getestet. Es wird zunächst die Steuerungslogik erläutert, um daraus Anforderungen an die Konstruktion und die Reglerarchitektur abzuleiten. Das zu erwartende physikalische Verhalten der fertig konstruierten Drohne und die Reglerarchitektur sind mathematisch beschrieben und in einem Modell in Simulink simuliert und optimiert. In Flugtests wird das Verhalten der Drohne schließlich getestet und die Steuerung in mehreren Iterationsschritten optimiert. Als letzter Schritt werden aufgezeichnete Flugdaten mit Simulationsergebnissen verglichen und Gründe für die minimalen Abweichungen erörtert.

This paper describes the development, construction, and testing of a VTOL drone powered and controlled by three pivoting impellers. The design and architecture of the controller are configured for hovering, horizontal flight, and the transition between the two. Hovering is implemented in the controller and tested in flight tests. The control logic is first explained in order to derive requirements for the design and controller architecture. The expected physical behavior of the fully constructed drone and the controller architecture are mathematically described and simulated and optimized in a Simulink model. The drone´s behavior is then tested in flight tests, and the controller is optimized in several iterative steps. As a final step, recorded flight data are compared with simulation results, and reasons for the minimal deviations are discussed.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2025

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 14 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2512031318409.285664947072

10.25967/650478

VTOL, Drohne, Tricopter, EDF, Schwebeflug, Flugmechanik, Regelungstechnik, Regler-Simulation, Simulink

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Semke, A.; Müller, T.; Gollnick, V. (2025): Entwicklung, Bau und Erprobung einer Drohne angetrieben durch zwei schwenkbare Impeller und einen Heckimpeller. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/650478. urn:nbn:de:101:1-2512031318409.285664947072.

03.12.2025