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Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität Abschlussarbeiten

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Abschlussarbeiten

Sie haben Interesse an einer Abschlussarbeit im Bereich Flugmechanik, Flugregelung und/oder Aeroelastizität? Dann melden Sie Sich bitte bei Phillip Nagel und teilen uns Ihre Interessen mit. Nennen Sie uns auch weitere relevenate Module.

Ausgeschriebene Abschlussarbeiten

Flugmechanische Modellierung eines Modellflugzeuges und Integration in einen Hardware-in-the-Loop Simulator (Bachelorarbeit)

Für die Entwicklung eines neuen Regleralgorithmus werden in einem frühen Entwicklungsstadium Software-Simulationen durchgeführt. Reine Software-Simulationen sind somit ein Einstiegspunkt für die Reglerentwicklung. Diese Simulationen bilden allerdings viele Problemstellungen nicht ab, beispielsweise einen Memory-Overflow des verwendeten Flugsteuerungscomputers. Der Entwicklungsprozess neuer Anwendungen findet daher häufig mit Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulationen statt.

Im betrachteten Anwendungsfall wird die Reglersoftware auf dem im Flugzeug verbauten Flugsteuerungscomputer ausgeführt. Dieser empfängt Kommandosignale von einer Fernsteuerung sowie Sensorsignale, die von der HIL-Simulation generiert werden.

Für das Modellflugzeug Vitesse V2 werden am Fachgebiet FMRA im Rahmen des Projektes STELAR Reglerkonzepte für ein vordefiniertes Manöver erprobt. Im Rahmen dieser Arbeiten wird ein HIL benötigt. Für einen solchen HIL-Test wird der Flugsteuerungscomputer Pixhawk 4 in dem Motorsegelflugzeug-Modell an eine flugmechanische Simulation verbunden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine vorhandene HIL-Simulation für das Modellflugzeug ausgebaut, dokumentiert und verbessert werden.

Die Schritte umfassen unter anderem:  

  • Einarbeitung in die Themen:
    • HIL-Simulation, insbesondere mit Pixhawk,
    • Bewegungsgleichungen des Flugzeugs,
    • Modellieren mit Matlab Simulink.
  • Realisieren der HIL-Architektur in Simulink.
  • Durchführen von Tests der Pixhawk Software auf dem HIL

Bei Interesse bitte an wenden.

 

Modellierung des Batteriesystems eines Elektrisch betriebenen Flugzeugs (Bachelorarbeit)

Im Projekt STELAR soll ein Regler für die energieoptimale Bahnführung entwickelt werden. Als Einflussfaktoren des Energiemanagements gilt es neben den Atmosphärischen Bedingungen auch das dynamische verhalten der einzelnen Komponenten des elektrischen Antriebssystems mit zu berücksichtigen. Dafür ist eine genaue Modellierung des Antriebssystems und seiner Komponenten notwendig. Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die Modellierung des Batteriesystems. Dabei sollen verschiedene Modellierungsansätze untersucht werden und in ein für Luftfahrtanwendungen geeignetes Modell umgesetzt werden. Das Modell soll in MATLAB/Simulink implementiert werden und anschließend anhand beispielhafter Entladekurven für verschiedene Flugmanöver getestet werden.

Einzelne Arbeitsschritte:

  • Recherche zur Funktionsweise elektrochemischer Zellen/ Akkumulatoren
  • Einflussfaktoren auf das Entladeverhalten bestimmen
  • Untersuchung verschiedener Modellierungsansätze
  • Umsetzung in MATLAB/Simulink
  • Testen des Simulationsmodells

Bei Interesse bitte an wenden.

 

Optimierung und Vergleich von Reglern vorgegebener Struktur in der Flugzeuglängs- und Seitenbewegung mit verschiedenen Verfahren (Masterarbeit – Flugregelung wünschenswert)

Basierend auf einer vorgegebenen Reglerstruktur und dem Zustandsraummodell des betrachteten Flugzeuges werden Verfahren der Regleroptimierung angewendet und verglichen.

Die Ansätze umfassen:

  • Robuste Reglung mit Matlab Systune
  • Optimale Regelung mit Linear Quadratic Output-Feedback
  • Numerische Optimierung mit dem DLR-Tool MOPS

Beispielprogramme der Methoden und die Reglerstruktur werden bereitgestellt. Anforderungen an den Regler werden ebenfalls vorgegeben. Der zu erstellende Vergleich zielt auf die erreichbare Regelgüte und die Einfachheit der Umsetzung der Verfahren ab.

Bei Interesse bitte an wenden.

Generierung von 3D-Windfeldern für die Einbindung in eine Flugsimulation (Bachelor- oder Masterarbeit, Flugmechanik 2 erforderlich)

Basierend auf der Analyse von Windfelddaten soll ein Windfeldmodell in Abhängigkeit von den Lat-/Lon – Koordinaten und der Zeit entstehen. Die Zeitabhängigkeit kann durch randomisierte Wind-Werte simuliert werden. Die Berücksichtigung von realen Windfelddaten bezieht sich auf die statistische Verteilung der Winde und/oder Geographische Gegebenheiten. Schnittstellen zu einer Flugsimulation sollen erstellt werden.

Die Schritte umfassen:

  • Recherche zu Windfeldaufzeichungen von Kleinflugzeugen
  • Analyse von der Verteilung der Windfelddaten
  • Modellierung in Matlab/Simulink oder C
  • Erstellung von Schnittstellen zu einem Simulink-Flugsimulationsmodell

Bei Interesse bitte an wenden.

Erstellung von Algorithmen zur Trajektorienoptimierung für die Reduzierung des Energieverbrauches (Masterarbeit)

Basierend auf einem gegebenen kinematischen Modell der Flugzeugbewegung und einem vereinfachten Verbrauchsmodell sollen Ansätze zur Trajektorienplanung und –optimierung betrachtet werden. Diese können umfassen:

  • Kollokations-Methoden: Beispiel „An Introduction to Trajectory Optimization: How to Do Your Own Direct Collocation“ (Matthew Kelly)
  • Modellprädiktive Ansätze (MPC)
  • Feldbasierte Methoden: Beispielsweise A*
  • Graphenbasierte Methoden: RRT

Die Arbeit umfasst einen Literaturüberblick und die Auswahl eines Ansatzes. Eine Demonstration der Umsetzbarkeit (Matlab/Simulink/C) wäre wünschenswert.

Bei Interesse bitte an Henrik Spark wenden. 

Analyse und Bewertung der Lasten an einem Tragflügel mit kontinuierlichen Klappenkonfigurationen im Landeanflug (Bachelor- oder Masterarbeit)

Das Projekt INTELWI beschäftigt sich mit dem kontinuierlichen Verfahren der Hochauftriebssysteme von Airlinern. Im Rahmen von INTELWI sollen die statischen und dynamischen Lasten analysiert werden, die auf einen Tragflügel wirken (z.B. Wurzelbiegemoment) und wie diese durch das Ausschlagen des Klappensystems beeinflusst werden. Während des Reiseflugs werden Klappensysteme bereits für die aktive Lastminderung verwendet. In dieser Arbeit sollen die Lasten im Landeanflug betrachtet werden und Vorschläge für das Verfahren der Klappensysteme gemacht werden, um eine Lastminderung am Tragflügel zu erreichen (z.B. abhängig vom Turbulenzgrad, der Fluggeschwindigkeit, der verbleibenden Treibstoffmasse im Tragflügel).

Bei Interesse bitte an wenden.

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