Regelung von Raumfahrtsystemen
Inhaltsverzeichnis
Berechnung von Aerodynamischen Worst-Case Belastungen an Trägerraketen:
Auf ihrem Weg durch die Atmosphäre ist die Struktur von Trägerraketen extremen Lasten ausgesetzt. Kritisch sind hierbei besonders Querlasten als Folge von Windböen und Abweichungen von der Referenztrajektorie. Diese definieren einen schmalen sicheren Flugbereich, welcher vom Regelungssystem der Rakete, unter Wind- und Bahnstörungen sowie veränderlichen und stark unsicherheitsbehafteten Dynamiken, eingehalten werden muss. Die industriellen Ansätze zur Validierung dieser Regelungssysteme sind rechenaufwendige Monte Carlo Analysen und Worst-Case Optimierungen der nichtlinearen Modellen, jedoch ohne garantierte Identifizierung der Worst-Case Szenarien. Eine alternative bieten linear zeitveränderliche Worst-Case Analysen an linearen Ersatzmodelle, welche effizient, analytische Worst-Cases berechnen können.
Wissenschaftliche Mitarbeiter: Felix Biertümpfel
Ausgewählte Veröffentlichungen:
- Biertümpfel F., Gkoutzos D., Levi D., Valderrama J., and Pfifer, H., "Integral Quadratic Constraint-Based Analysis of Launch Vehicles", ESA GNC-ICATT Conference, 2023. pdf
- Biertümpfel F., Bennani S., Pfifer H., "Time-Varying Robustness Analysis of Launch Vehicle Under Thrust Perturbations", Advanced Control for Applications, 2021. https://doi.org/10.1002/adc2.93, pdf
- Biertümpfel F., Bennani S. and Pfifer H., "Finite Time Horizon Analysis of Launch Vehicles Under Mass and Thrust Uncertainty", 21st IFAC World Congress, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.1296
- Biertümpfel F., Pfifer H. and Bennani S., "Finite Horizon Worst Case Analysis of Launch Vehicles", 21st Symposium on Automatic Control in Aerospace (ACA), 2019, /10.1016/j.ifacol.2019.11.065
Lageregelung von Raumfahrzeugen:
Beobachtungssatelliten müssen strenge Anforderungen an die Ausrichtung erfüllen, um qualitativ hochwertige Bilddaten zu erzeugen. Zu diesem Zweck sind sie mit Lageregelungssystemen ausgestattet. Diese Regelsysteme müssen sowohl bei wechselnder Systemdynamik als auch bei komplexen Umweltstörungen präzise arbeiten. Um jederzeit eine optimale Leistung zu erzielen, muss die Regelung in der Lage sein, sich an Veränderungen in der Dynamik des Raumfahrzeugs anzupassen. Einige dieser Änderungen resultieren aus messbaren Parametervariationen, die dann explizit im Entwurf berücksichtigt und für die Planung des Reglers während des Betriebs verwendet werden können. Darüber hinaus muss der resultierende Regler robust gegenüber Unsicherheiten in der Systemdynamik während des Lebenszyklus des Satelliten sein. Da die Anforderungen an die Präzesion der Satellitenlage frequenzbasiert sind, ist robuste Regelung das logische Gerüst, um die Anforderungen direkt in den Entwurf einzubeziehen.
Wissenschaftliche Mitarbeiter: Emily Burgin
Ausgewählte Veröffentlichungen:
- Thiele F., Fernandez Imaña I., Juanpere X. M., and Pfifer H., "Adaptive Control for Vibration Attenuation of a Laser Communication Terminal", ESA GNC-ICATT Conference, 2023. pdf