Methoden zur signal- und modellbasierten Lastbegrenzung in verzweigten mechanischen Landeklappen-Antriebssystemen von Transportflugzeugen

Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung von Methoden zur signal- und modellbasierten Lastbegrenzung in verzweigten mechanischen Landeklappen-Antriebssystemen. Neben der eigentlichen Entwicklung der dafür notwendigen Algorithmen zur Klemmfallerkennung, stehen die Bereitstellung von automatisierten Testroutinen und einer Fehlerlokalisierung, aber auch die experimentelle und modellbasierte Validierung der Methoden im Schwerpunkt der Untersuchungen. Das Schlüsselproblem dabei ist, dass die Methoden Klemmfälle robust gegenüber Luftlasten, parametrischen Unsicherheiten sowie dynamischen Transienten detektieren müssen, um anschließend eine kontrollierte Abregelung der zentralen Antriebseinheit zu initialisieren. Die vorgeschlagenen Methoden sind in die beiden Schritte der Fehleranalyse und des Fehlermanagements unterteilt. Für die Fehleranalyse werden Merkmale aus gemessenen oder beobachteten Bewegungszuständen der Strecke generiert, welche eindeutige Informationen über den Eintritt eines Klemmfalls beinhalten. Im nächsten Überwachungsschritt führen Änderungen dieser Merkmale und eine Gegenüberstellung der Änderungen mit einem fehlerfreien Referenzverhalten des Systems im Klemmfall zur Erkennung des Fehlers. Die signalbasierten Ansätze nutzen dafür den Zusammenhang zwischen Torsionslast und gemessener Verdrillung bei gegebener Torsionssteifigkeit. Andererseits werden durch einen speziellen Beobachterentwurf die Eigenvektoren des Beobachters als rechte Eigenvektoren der Störübertragungsfunktionen ausgelegt. Der damit zur Wirkrichtung der unbekannten Eingänge orthogonale Beobachter führt zu einer Entkopplung der Merkmale von den Luftlasten, wodurch eine robuste, modellbasierte Klemmfallerkennung entsteht. Der Validierung der vorgestellten Methoden dienen ein modifiziertes Originalsystem des Airbus A340 und ein skalierter Modellprüfstand. Mit diesen Experimentalsystemen gelingt der Nachweis der erforderlichen Güte der signal- und modellbasierten Lastbegrenzung.