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Oktober 2014
Jean-Baptiste Maurice
Linear Time-Periodic Control and Analysis of Helicopter Air Resonance
This dissertation presents the design and robust stability analysis of time-periodic control laws of the helicopter air resonance phenomenon. A modern technology based on piezo-actuated active blade trailing edge flaps is used to control the rotorblade motion. These actuators and the designed control laws are tested in several identification and closed-loop flight campaigns, flown as a world first for this purpose. Robustness analysis of the time-periodic closed-loop system is performed before the first closed-loop flight in order to ensure robust stability against model uncertainties. This work therefore focuses on three core aspects comprising the control of air resonance (from simulations and experimental data), the trailing edge flap actuators, and the robust stability analysis of linear time-periodic systems.
Diese Arbeit stellt den Entwurf und die robuste Stabilitätsanalyse von einem zeitperiodischen Regelgesetz dar, das für die Verbesserung der Charakteristika der sogenannten Hubschrauberluftresonanz konzipiert ist. Die Bewegung der Rotorblätter wird dabei durch moderne Aktuatoren beeinflusst, welche auf piezo-gesteuerten Hinterkantenklappen basieren. Die neuen Aktuatoren sowie das Regelgesetz sind in Testflügen erfolgreich und weltweit erstmalig für diesen Zweck erprobt worden. Die Robustheitsanalyse des zeitperiodischen Systems im geschlossenen Regelkreis ist vor dem Erstflug untersucht worden, um die Stabilität unter Berücksichtigung von Parameter- und Designunsicherheiten sicherstellen zu können. Die Dissertation beschäftigt sich deshalb hauptsächlich mit drei Themen: Verhinderung von Luftresonanz, Hinterkantenklappenaktuatorik und robuste Stabilitätsanalyse von zeitperiodischen Systemen.
Diese Arbeit stellt den Entwurf und die robuste Stabilitätsanalyse von einem zeitperiodischen Regelgesetz dar, das für die Verbesserung der Charakteristika der sogenannten Hubschrauberluftresonanz konzipiert ist. Die Bewegung der Rotorblätter wird dabei durch moderne Aktuatoren beeinflusst, welche auf piezo-gesteuerten Hinterkantenklappen basieren. Die neuen Aktuatoren sowie das Regelgesetz sind in Testflügen erfolgreich und weltweit erstmalig für diesen Zweck erprobt worden. Die Robustheitsanalyse des zeitperiodischen Systems im geschlossenen Regelkreis ist vor dem Erstflug untersucht worden, um die Stabilität unter Berücksichtigung von Parameter- und Designunsicherheiten sicherstellen zu können. Die Dissertation beschäftigt sich deshalb hauptsächlich mit drei Themen: Verhinderung von Luftresonanz, Hinterkantenklappenaktuatorik und robuste Stabilitätsanalyse von zeitperiodischen Systemen.
Schlagwörter: Dynamik; Dynamics; Hubschrauber; Helicopter; Robustheit; Robustness; Dämpfung; Damping
Fortschrittsberichte des Instituts für Flugmechanik und Flugregelung
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Walter Fichter, Stuttgart
Band 2
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