Regelungstechnische Modellierung des Bewegungsverhaltens von Bodeneffektfahrzeugen für deren sicheren und effizienten Betrieb

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernhard Lampe (†)
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 203077480

Bodeneffektfahrzeuge (BEF) weisen hinsichtlich ihrer Konstruktions- und Betriebsbedingungen deutliche Unterschiede zu Flugzeugen auf. Der wirtschaftliche Flug im Bodeneffekt ist nur bei geringer Flughöhe gegeben, wobei jedoch die Berührung der darunter liegenden Wasseroberfläche strikt zu vermeiden ist. Der zusätzliche Auftrieb und die Gleitzahl nehmen mit zunehmender Höhe stark ab. Da zu dem Wind und Wellen stark stören und die Mess- und Stellmöglichkeiten eingeschränkt sind, sind der manuellen Steuerung von BEF enge Grenzen gesetzt. Durch Regelung sensibler Teilprozesse, etwa mittels Nickwinkel- Dämpfungsregler oder Schubregler, lässt sich das Steuerverhalten zwar verbessern, jedoch ließ sich durch Anwendung klassischer Regelungskonzepte kein sicherer und effizienter Betrieb gewährleisten. Die Anwendung moderner regelungstechnischer Ansätze scheiterte am Fehlen von geeigneten mathematischen Modellen, die für die Lösung der Probleme• Robuste Stabilisierung• Präzise Regelung unter harten Restriktionen• On-Board Fehlererkennung und Diagnosegeeignet sind. Es ist bisher nicht gelungen, solche Modelle aus existierenden komplexen hydrodynamischen Beschreibungen von BEF oder einfachen Experimenten abzuleiten. Abgeschlossene aerodynamische Beschreibungen sind nicht einfach umformbar und überführbar in eine regelungstechnisch nutzbare Modellstruktur, sie helfen aber bei der Modellprüfung und Parametrisierung. Im beantragten Projekt soll die Methodik entwickelt werden, nach der solche Modelle gewonnen werden können. Zur Verifikation der Ergebnisse sollen auf der Basis so erzeugter mathematischer Modelle komplexe Regelungen entworfen werden, die in Simulationen und an einem physischen Versuchsobjekt getestet werden. Die Ergebnisse sollen in allgemeiner Form dargestellt und publiziert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: USA
• Participating Person: Professor Konstantin Matveev