Es werden verschiedenen moderne Regelungsmethoden an einem Modellhelikopter, der auf einem beweglichen Gestell so montiert ist, daß er sich wie im Freiflug mit sechs Freiheitsgraden bewegen kann, ausgetestet und verglichen. Für die Regelung stehen Position und Lage des Helikopters als Meßgrößen zur Verfügung, und die Servomotoren des Helikopters können direkt durch den Regler angesteuert werden. Für den Entwurf modellbasierter Kompensatoren wurden zwei nichtlineare mathematische Modelle des Helikopters erarbeitet. Das Schwebeflugmodell beschreibt sehr genau das Verhalten des Helikopters für kleine translatorische Geschwindigkeiten. Alle seine Parameter sind direkt ausgemessen oder wurden aus Messungen identifiziert. Das zweite, komplexere Modell beschreibt die Dynamik des Helikopters in seinem ganzen Betriebsbereich. Seine Genauigkeit bleibt allerdings beschränkt, da nicht alle Einflüsse ausgemessen werden können. Beide Modelle sind achtzehnter Ordnung und werden für die Anwendung der linearen Regelungstechnik linearisiert. Zusätzlich werden sie mit Totzeiten ergänzt, die das Verhalten der Funkübertragung und der Stellorgane beschreiben. Bei der Anwendung verschiedener Algorithmen für die Schwebeflugregelung des Helikopters werden die entworfenen Regler aufgrund vorgegebener Qualitätskriterien (Regelgüte, Robustheit, Entkopplung, ...) optimal eingestellt. Damit das Führungsverhalten der Regelkreise überschwingfrei wird, müssen die Führungsgrößen im Regler getrennt von den Meßgrößen behandelt werden. Zur Auslegung solcher Vorfilter werden verschiedene Methoden entwickelt. Die verschiedenen Entwurfsvorgänge zeigen, daß es auch bei modellbasierten Algorithmen unumgänglich ist, die entworfenen Regler am Prüfstand zu verifizieren; Simulationen genügen nicht. Der Vergleich der Qualität der Regler anhand der Kriterien Regelgüte und Robustheit zeigt folgende inverse Rangfolge: PD-Regler, entkoppelnde modale Regler, LQG/LTR-Regler, my-Regler, H2-Regler, Hunendlich-Regler.
Robuste Mehrgrößen-Regelung eines Helikopters
Robust multiple-value control of a helicopter
1994
299 Seiten
Hochschulschrift
Deutsch
Robuste Mehrgrössen-Regelung eines Helikopters
SLUB | 1994
|Robuste Mehrgrössen-Regelung eines Helikopters
TIBKAT | 1994
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