Studienarbeiten

Aktuelle Themen für Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten, incl. HiWi-Stellen)

Das Institut für Aeronautical Engineering bietet eine Vielzahl an Themen für sowohl theoretische als auch experimentelle Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten) an. Die Themen können von Studierenden der Studiengänge Aeronautical Engineering (AER), Maschinenbau (MB), Wehrtechnik (WT) und Computer Aided Engineering (CAE) bearbeitet werden. Darüber hinaus besteht auch für externe Studierende die Möglichkeit, in Kooperation mit anderen Hochschulen und Universitäten an unserem Institut eine Abschlussarbeit zu schreiben.

Luftfahrtantriebe

Integration und Inbetriebnahme eines Nachbrenners in einem Brennkammerprüfstand - Masterarbeit (experimentell)

Motivation:
Nachbrennersysteme stellen eine effektive Möglichkeit zur Schubsteigerung von Turbojet-Triebwerken dar. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein bestehender Nachbrenner-Prototyp experimentell in einen vorhandenen Brennkammerprüfstand integriert und erstmals in Betrieb genommen werden. Ziel ist es, grundlegende Betriebscharakteristika zu erfassen und die Einsatzgrenzen des Systems zu untersuchen.
Im Rahmen der Masterarbeit sind folgende Arbeitsschritte durchzuführen:
  • Experimenteller Aufbau und Integration

- Integration eines vorhandenen Nachbrenner-Prototyps in einen bestehenden Brennkammerprüfstand

- Auslegung und Aufbau zusätzlicher notwendiger Komponenten (z. B. Kraftstoffversorgung, Zündsystem, Mess- und Datenerfassungstechnik)

  • Inbetriebnahme und Betrieb

- Entwicklung eines sicheren Start- und Betriebskonzepts unter Berücksichtigung relevanter Sicherheitsaspekte

- Durchführung erster Zündversuche sowie anschließender Dauerläufe

- Sicherstellung eines stabilen und reproduzierbaren Betriebs

  • Analyse und Bewertung

- Identifikation von Betriebsgrenzen (z. B. Stabilität, Temperatur, Emissionen)

- Auswertung und Interpretation der experimentellen Daten

- Dokumentation und Bewertung des Betriebsverhaltens des Nachbrenners

Profil:
  • Studium im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Energietechnik oder vergleichbar
  • Interesse an experimenteller Arbeit und Versuchstechnik
  • Grundkenntnisse in Thermodynamik, Strömungsmechanik und Verbrennung
  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
Wir bieten:
  • Mitarbeit an einem praxisnahen und anspruchsvollen Forschungsprojekt
  • Zugang zu moderner Versuchsinfrastruktur (Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen/Ottobrunn)
  • Betreuung durch erfahrene wissenschaftliche Mitarbeitende
  • Möglichkeit zur Vertiefung experimenteller Kompetenzen
Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer

Fabian Zach, M.Sc.

Effizienz- und Verlustanalyse eines Nachbrenners für kleine Turbojet-Triebwerke - Masterarbeit (theoretisch)

Motivation:
Nachbrenner ermöglichen eine signifikante Schubsteigerung von Turbojet-Triebwerken, gehen jedoch mit erheblichen Effizienzverlusten einher. Ziel dieser Arbeit ist es, die relevanten Verlustmechanismen systematisch zu analysieren und ein vereinfachtes analytisches Modell zur Bewertung der Effizienz von Nachbrennersystemen zu entwickeln.
Im Rahmen der Masterarbeit sind folgende Arbeitsschritte durchzuführen:
  • Literaturbasierte Analyse

Systematische Untersuchung relevanter Verlustmechanismen in Nachbrennersystemen:

- Druckverluste entlang des Strömungspfades

- Verluste durch unvollständige Verbrennung

- Mischverluste zwischen Heißgas und eingespritztem Kraftstoff

  • Modellentwicklung

- Entwicklung eines vereinfachten analytischen Modells zur Beschreibung des Nachbrennerwirkungsgrades

- Herleitung geeigneter Gleichungen zur Quantifizierung der einzelnen Verlustanteile

  • Parameterstudie

- Untersuchung des Einflusses zentraler Betriebs- und Designparameter (z. B. Luftverhältnis, Eintrittstemperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Geometrie)

- Sensitivitätsanalyse zur Identifikation dominanter Einflussgrößen

  • Bewertung und Auslegung

- Ableitung von Designrichtlinien für effiziente Nachbrennerkonzepte in kleinen Turbojet-Anwendungen

- Kritische Diskussion der Modellgrenzen und Übertragbarkeit

Profil:
  • Studium im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Energietechnik oder vergleichbar
  • Gute Kenntnisse in Thermodynamik und Strömungsmechanik
  • Interesse an analytischer Modellierung und Literaturarbeit
  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
Wir bieten:
  • Vertiefung theoretischer und analytischer Kompetenzen im Bereich Triebwerkstechnik
  • Zugang zu moderner Forschungsinfrastruktur (Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen/Ottobrunn)
  • Einbindung in ein aktuelles Forschungsthema
  • Fachliche Betreuung und Austausch mit experimentellen Arbeiten
Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer

Fabian Zach, M.Sc.

Entwicklung einer 3D gedruckten auxetischen Struktur mit integrierter Abstandsmessung - Bachelor-/Masterarbeit (konstruktiv/experimentell)

Motivation:
Im Rahmen des Forschungsprojekts ELAPSED wird ein elektrischer Fan (eFan) zur Anwendung in zukünftigen Antriebssystemen entwickelt. Ein zentrales Optimierungspotenzial liegt in der Rotor-Stator-Interaktion, insbesondere in der Kontrolle des Spalts zwischen den Komponenten bei unterschiedlichen Betriebszuständen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer innovativen, auxetischen Struktur zur aktiven Spalthaltung, um Effizienz und Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems signifikant zu steigern.
Im Rahmen der Studienarbeit sind folgende Arbeitsschritte durchzuführen:
  • Konzeption und Entwicklung

- Einarbeitung in die Grundlagen des 3D-Drucks sowie CAD-basierte Konstruktion

- Entwicklung einer auxetischen Struktur zur aktiven Anpassung des Rotor-Stator-Spalts

- Auslegung der Struktur unter Berücksichtigung mechanischer und betrieblicher Anforderungen

  • Integration und Umsetzung

- Integration eines vorhandenen konfokalen Abstandssensors (Micro Epsilon) zur Spaltmessung während des Betriebs

- Konstruktion und Fertigung geeigneter Bauteile mittels additiver Fertigung

- Aufbau und ggf. Anpassung der Messumgebung

  • Analyse und Dokumentation

- Experimentelle Untersuchung der Spaltveränderung unter verschiedenen Betriebsbedingungen

- Bewertung des Einflusses der Struktur auf Effizienz und Betriebsverhalten

- Dokumentation und Auswertung der Ergebnisse

Profil:
  • Studium im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Energietechnik oder vergleichbar
  • Interesse an Konstruktion, additiver Fertigung und experimenteller Arbeit
  • Sicherer Umgang mit CAD-Software
  • Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
Wir bieten:
  • Mitarbeit in einem innovativen Forschungsprojekt im Bereich elektrischer Antriebssysteme
  • Zugang zu moderner Forschungsinfrastruktur (Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen/Ottobrunn)
  • Praxisnahe Kombination aus Konstruktion, Fertigung und Experiment
  • Fachliche Betreuung durch erfahrene wissenschaftliche Mitarbeitende
Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer

Dipl.-Ing. Niels Herter

Integration einer aktiven Spalthaltung mit auxetischen Strukturen in einem elektrischen Fan Prüfstand - Bachelor-/Masterarbeit (konstruktiv/experimentell)

Motivation:
Im Rahmen des Forschungsprojekts ELAPSED wird ein elektrischer Fan (eFan) für zukünftige Luftfahrtanwendungen entwickelt. Ein wesentliches Optimierungspotenzial liegt in der Rotor-Stator-Interaktion, insbesondere in der Kontrolle des Spalts bei variierenden Druckverhältnissen. Die gezielte Beeinflussung dieses Spalts ermöglicht eine signifikante Steigerung von Effizienz und Leistungsfähigkeit.
Ziel dieser Arbeit ist die Integration einer bereits entwickelten auxetischen Struktur in einen bestehenden eFan-Prüfstand sowie die Realisierung einer mechanischen Lösung zur gezielten axialen Belastung der Struktur.
Im Rahmen der Studienarbeit sind folgende Arbeitsschritte durchzuführen:
  • Integration und Konstruktion

- Integration der vorhandenen auxetischen Struktur in den eFan-Prüfstand
- Konstruktion einer geeigneten Mechanik zur gezielten Einleitung axialer Kräfte auf die Struktur
- CAD-basierte Auslegung und Anpassung der notwendigen Komponenten

  • Versuchsaufbau und Umsetzung

- Aufbau und Inbetriebnahme der modifizierten Prüfstandskonfiguration
- Sicherstellung der mechanischen Funktion und Messbarkeit der Spaltveränderung

  • Analyse und Dokumentation

- Untersuchung des Strukturverhaltens unter axialer Belastung
- Bewertung des Einflusses auf den Rotor-Stator-Spalt

Profil:
  • Studium im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau oder vergleichbar
  • Interesse an Luftfahrtantrieben und experimenteller Entwicklung
  • Sicherer Umgang mit CAD-Software
  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
Wir bieten:
  • Mitarbeit in einem aktuellen Forschungsprojekt im Bereich elektrischer Antriebssysteme
  • Praxisnahe Tätigkeit an einem realen Prüfstand (Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen/Ottobrunn)
  • Kombination aus Konstruktion, Integration und experimenteller Untersuchung
  • Fachliche Betreuung durch erfahrene wissenschaftliche Mitarbeitende
Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer

Dipl.-Ing. Niels Herter

Flugmechanik & Flugregelung

Die hier dargestellten Abschlussarbeiten der Professur WE 8.6 (Flugmechanik & Flugregelung) stellen nur eine kleine Auswahl der möglichen Themen dar. Viele weitere Arbeiten zur generellen Flugmechanik und Flugregelung sowie den Oberbegriffen eVTOLs, Drohnen, KI, Flug- & Missionsleistungen, Softwareentwicklung und vielen mehr stehen zur Verfügung. Sprechen Sie unser Team um Prof. Stephan Myschik gerne an, auch mit eigenen Themen und Ideen!

Aktuatorentwicklung für die Balancierung eines autonomen, elektrischen Monowheels

PDF-Datei BA/MA Monowheel Actuator Development

Im Fachbereich WE 8.6 „Flugmechanik und Flugregelung“ des Instituts für Aeronautical
Engineering der Universität der Bundeswehr wird u.a. Aktuatorik für autonomem elektrische
Vehikel entwickelt. Im neu gestarteten Projekt NeMo soll in Kooperation mit dem
Wehrwissenschaftliche Institut für Werk- und Betriebsstoffe in Erding ein Prototyp eines
selbstbalancierenden, elektrischen Einrads entwickelt werden.


Um ein einen autonomen Betrieb des Einrads zu ermöglichen, muss durch Entwicklung einer
geeigneten Aktuatorik sowohl die Aufrichtung des Vehikels vom liegenden Zustand als auch
die Kontrolle der Lagewinkel während der Fahrt sichergestellt werden. Dabei müssen sowohl
mechanische als auch dynamische und elektrische Randbedingungen beachtet werden. Mit
einem Systemgewicht von über 100kg liegt der Prototyp deutlich über aktuell veröffentlichten
selbstbalancierenden Einrad-Robotern.


Ziel dieser Arbeit ist es, anhand physikalischer Randbedingungen ein geeignetes Aktuator-
Konzept zu entwickeln. Die Entwicklung erfolgt dabei unter zur Hilfenahme von CAD-Software
sowie von Kinematik-Modellen. Die entwickelte Hardware soll im Rahmen des Projekts
abschließend beschafft und integriert werden.

 

Aufgabenstellung
-Einarbeitung in die Herausforderungen der Monowheel-Architektur
-Identifikation relevanter physikalischer Anforderungen und Randbedingungen
-Entwicklung der Aktuatorikplattform in CAD sowie Integration in das Monowheel-System
-Vergleich und Auswahl von Hardwarekomponenten
-Integration der entwickelten Aktuatorik in das Kinematik-Modell des Gesamtsystems

Start: ab sofort
Dauer: 3/6 Monate Monate
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Philipp Mueller, M.Sc.
Kontakt: phi.mueller@unibw.de

Erweiterte Dynamikmodellierung eines selbst- balancierenden, elektrischen Monowheels

PDF-Datei BA/MA Monowheel Modeling

Im Fachbereich WE 8.6 „Flugmechanik und Flugregelung“ des Instituts für Aeronautical
Engineering der Universität der Bundeswehr werden u.a. möglichst realitätsnahe
Physiksimulationen & -algorithmen für elektrisch betriebene Fahrzeuge entwickelt. Im neu
gestarteten Projekt NeMo soll in Kooperation mit dem Wehrwissenschaftliche Institut für
Werk- und Betriebsstoffe in Erding ein Prototyp eines selbstbalancierenden, elektrischen
Einrads entwickelt werden.


Als Ausgangsbasis für Parameterstudien, Hardwareentwicklung sowie Regler- Programmierung ist zunächst die Entwicklung eines möglichst realitätsgetreuen Modells notwendig (Model Based Design). Der aktuelle Stand der Technik beruht dabei auf starken
Vereinfachungen und Annahmen, die für die weitere Entwicklung nicht mehr ausreichend sind.


Ziel dieser Arbeit ist es, das existierende Bewegungsmodell des Einrads um relevante
physikalische Effekte zu erweitern, auch unter zu Hilfenahme von Erkenntnissen aus
angrenzenden Fachgebieten (Elektrotechnik, Strukturmechanik, …)


Aufgabenstellung
-Einarbeitung in die Herleitung von Bewegungsgleichungen mit der Methode von Lagrange
-Identifikation der Vereinfachungen und Probleme des aktuellen Dynamikmodells
-Theoretische Herleitung der erweiterten Modellgleichungen, z.B. Kontaktkräfte, elektrische Zustände, zusätzliche vertikale Freiheitsgrade
-Implementierung der neuen Modellierung in MATLAB/Simulink
-Validierung der neuen Implementierung und Vergleich mit dem Basismodel

Start: ab sofort
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Philipp Müller, M.Sc.
Kontakt: phi.mueller@unibw.de

Entwicklung einer adaptiven Regelarchitektur für ein autonomes, elektrisches Monowheel

PDF-Datei BA/MA Monowheel Adaptive Regelung

Im Fachbereich WE 8.6 „Flugmechanik und Flugregelung“ des Instituts für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr werden u.a. performante Steuerungs- & Regelungsalgorithmen für elektrisch Drohnen und Vehikel entwickelt. Im neu gestarteten Projekt NeMo soll in Kooperation mit dem Wehrwissenschaftliche Institut für Werk- und Betriebsstoffe ein nichtlinearer Regler für ein autonomes Einrad entwickelt werden.

Inkrementelle Nichtlineare Dynamische Inversion INDI wird bereits erfolgreich im Institut sowie in Industrie und Forschung für die Regelung von Multicoptern und Flächenflugzeugen eingesetzt. Zusätzlich soll nun die Robustheit und Performance des Systems durch eine Erweiterung mittels eines adaptiven Regler-Moduls verbessert werden. Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden aus dem Bereich der adaptiven Modellreferenzregelung (MRAC) auf das neu entwickelte, unteraktuierte Monowheel anzuwenden. Damit soll dem System insbesondere ermöglicht werden, im autonomen Betrieb auf sich verändernde Umfeld- und Belastungssituationen zu reagieren.


Aufgabenstellung
-Einarbeitung in das Themenfeld MRAC
-Identifikation relevanter Parameter und Regelkreise der Basisregelung für die Adaption
-Entwicklung von adaptiver Regelsoftware in MATLAB/Simulink
-Test und Performance-Vergleich der adaptiven Regelsoftware zur Baseline
-Optimierung der adaptiven Regelung mit Hinblick auf Konvergenz und Rechenleistung

Start: ab sofort
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Philipp Müller, M.Sc.
Kontakt: phi.mueller@unibw.de

Algorithmenentwicklung für die Kontrollallokation eines unteraktuierten, autonomen Monowheels

PDF-Datei BA/MA  Monowheel Control Allocation

Im Fachbereich WE 8.6 „Flugmechanik und Flugregelung“ des Instituts für Aeronautical
Engineering der Universität der Bundeswehr werden u.a. möglichst realitätsnahe Steuerungs
& Regelungsalgorithmen für elektrisch Drohnen und Vehikel entwickelt. Im neu gestarteten
Projekt NeMo soll in Kooperation mit dem Wehrwissenschaftliche Institut für Werk- und
Betriebsstoffe ein nichtlinearer Regler für ein autonomes Einrad entwickelt werden.
Inkrementelle Nichtlineare Dynamische Inversion INDI wird bereits erfolgreich im Institut
sowie in Industrie und Forschung für die Regelung von Multicoptern und Flächenflugzeugen
eingesetzt. Im Gegensatz zu diesen, meist überaktuierten, Vehikeln ist das gegenwärtig
entwickelte Einradsystem unteraktuiert, weshalb neue Methoden zur effizienten
Kontrollallokation entwickelt werden müssen.
Ziel dieser Arbeit ist es, verschiedene Kontrollallokations-Algorithmen für das unteraktuierte
Monowheel zu entwickeln, zu vergleichen und in eine bestehende Reglerstruktur zu
integrieren.


Aufgabenstellung
-Einarbeitung in Kontrollallokation für unteraktuierte autonome Systeme
-Identifikation von Rahmenbedingungen, Systemdynamiken und Optimierungszielen
-Entwicklung von Allokationsalgorithmen in MATLAB/Simulink
-Test und Performance-Vergleich der neu implementierten Algorithmen
-Implementierung eines finalen Algorithmus für den Einsatz auf Embedded Hardware

Start: ab sofort
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Philipp Müller, M.Sc.
Kontakt: phi.mueller@unibw.de

(6) Flugleistungsuntersuchungen am Beispiel eines hocheffizienten Segelflugzeugs

PDF-Datei BA AVL

Im Fachbereich WE 8.6 "Flugmechanik und Flugregelung" des Instituts für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr werden u.a. möglichst realitätsnahe Flugsimulationen & -algorithmen für elektrisch betriebene Luftfahrzeuge entwickelt. Im damit zusammenhängenden Projekt ELAPSED soll ein neuartiger elektrischer Antriebsstrang entwickelt und in einem Prototyp verbaut werden.
Teil der Auslegung und Zulassung eines solchen Luftfahrzeugs sind Flugleistungsuntersuchungen, bei welcher Flugleistungsparameter durch Berechnung bestimmt werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, mit dem Tool AVL (https://web.mit.edu/drela/Public/web/avl/) eine Toolchain via MATLAB/Simulink aufzubauen, mit der ausgetrimmte Zustände und die aerodynamischen Kennwerte verschiedensten Flugphasen (Cruise, Climb, Pullup, Turn, ...) in AVL generiert werden können. Dies soll am Beispiel eines hocheffizienten Segelflugzeugs umgesetzt werden, um konkrete Werte zu erhalten. Darauf aufbauend sollen die Ergebnisse evaluiert werden.

Aufgabenstellung: 
- Einarbeitung in das Programm AVL & in die Simulationsumgebung, v.a. für ausgetrimmte Flugzustände
- Entwurf & Implementierung der Toolchain in MATLAB/Simulink zur Ansteuerung von AVL für diverse Flugphasen
- Generierung, Test & Validierung der Ergebnisse aus AVL in nichtlinearer Simulation
- Dokumentation der Ergebnisse

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Luca Hein, M.Sc.

(6) Aufbau eines Optimierers zur Untersuchung von Flug- & Missionsleistungen

PDF-Datei BA Optimierer

Im Fachbereich WE 8.6 „Flugmechanik und Flugregelung“ des Instituts für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr werden u.a. möglichst realitätsnahe Flugsimulationen & -algorithmen für elektrisch betriebene Luftfahrzeuge entwickelt. Im damit zusammenhängenden Projekt ELAPSED soll ein neuartiger elektrischer Antriebsstrang entwickelt und in einem Prototyp verbaut werden.
Um bei der darauf aufbauenden Flugleistungsberechnung die Grenzen an möglichen ausgetrimmten Flugzuständen des Systems detailliert und effizient bestimmen zu können, ist ein Optimierungsalgorithmus nötig.
Ziel dieser Arbeit ist es, diese Optimierungsroutine in MATLAB/Simulink zu entwerfen und mittels eines vorhandenen Simulationsmodells zu testen. Die im Test gewonnenen Flugleistungsdaten werden für die Auslegung des dynamischen Simulationsmodells benötigt.

Aufgabenstellung:
- Erfassen des aktuellen Stands der Technik von Optimierungsroutinen
- Entwurf & Implementierung der Routine in MATLAB/Simulink
- Integration der Routine ins vorhandene Modell
- Test & Validierung der integrierten Routine
- Dokumentation der Ergebnisse

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: Ludwig-Bölkow-Campus Ottobrunn
Ansprechpartner: Luca Hein, M.Sc.

(6) Anwendung des Konzepts der kontinuierlichen Integration (CI) auf Hardware-in-the-Loop-Tests

PDF-Datei CI HIL

Im Fachbereich WE 8.6 "Flugmechanik und Flugregelung" der Fakultät für Maschinenbau der
Universität der Bundeswehr auf dem Ludwig-Bölkow-Campus in Ottobrunn werden
Flugregelungsalgorithmen entwickelt und in der Praxis an verschiedenen Hardwaretypen
getestet. Das bedeutet, dass Modelle und der daraus generierte Code ständig verifiziert und
validiert werden, um Fehler vor dem Flug ausschließen zu können.
Diese Algorithmen werden vor der eigentlichen Implementierung umfangreichen Tests
unterzogen. Eine dieser Testmethoden ist die HIL-Simulation, bei der die Algorithmen nach
ihrem Entwurf in Simulink auf der Hardware in Echtzeit gegen eine simulierte Regelstrecke
getestet werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen kontinuierlichen Integrationsansatz für die HIL-Simulation mit Hilfe von Jenkins zu entwickeln. Durch eine Automatisierung der
Codegenerierung und -testung ist ein großes zeitliches Einsparpotential vorhanden.

Aufgabenstellung:
- Kenntnisse über den modellbasierten Softwareentwicklungsprozess
- Installation und Einrichtung der Jenkins-Umgebung für die Automatisierung des HIL Prozesses
- Konfiguration von Modellen, E/A-Kommunikation, Schnittstellen und Einsatz im HIL
- Test und Erprobung der Systemkomponenten
- Dokumentation

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: LBC Ottobrunn
Ansprechpartner: Purav Panchal, M.Sc.

(6) Processor-in-the-Loop-Simulation eines prozessorgesteuerten Flugreglers mit Lauterbach Debugger

PDF-Datei PIL

Im Fachbereich WE 8.6 "Flugmechanik und Flugregelung" der Fakultät für Maschinenbau an der Universität der Bundeswehr auf dem Ludwig-Bölkow-Campus in Ottobrunn werden nichtlineare Flugregelungsalgorithmen entwickelt und getestet.
Diese Algorithmen werden vor der eigentlichen Implementierung umfangreichen Tests unterzogen. Eine dieser Testmethoden ist die PIL-Simulation, bei der die numerische Gleichwertigkeit des Codes mit den normalen Simulationsergebnissen überprüft wird. Ein Debugger hilft bei der Verfolgung von Daten aus dem Prozessor. Ziel dieser Arbeit ist es, in MATLAB eine Umgebung für die PIL-Simulation mit dem Lauterbach Debugger zu schaffen und Daten zur Codeabdeckung eines prozesskonformen Flugreglers zu sammeln.

Aufgabenstellung:
- Kenntnisse über den modellbasierten Entwicklungsprozess
- Einarbeitung in die Funktionalität des Debuggers und die Trace32Software
- Generierung von Testfällen und Durchführung von PIL-Simulationen des Flugreglers
- Erfassung und Analyse der Codeabdeckung
- Dokumentation

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: LBC Ottobrunn
Ansprechpartner: Purav Panchal, M.Sc.

(6) Entwicklung eines Multirotor-Flugreglers mithilfe von Reinforcement Learning

PDF-Datei ReinforcementLearning Quadcopter

Im Fachbereich Flugmechanik und Flugregelung des Instituts für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr am Ludwig Bölkow Campus in Ottobrunn werden Flugregelungsalgorithmen entwickelt und getestet.
Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Attitude-Hold Flugregler für ein Multirotor-Fluggerät (X8 Konfiguration) mithilfe von Machine Learning (ML), speziell Reinforcement Learning (RL), gefunden werden. Zunächst sollen weniger komplexe RL-Algorithmen (z.B. Q-Learning) in einer Multirotor-Simulation getestet werden, die bei entsprechendem Fortschritt durch komplexere Algorithmen ersetzt werden können (z.B. Policy Gradient). Das Simulationsmodell liegt in MATLAB/Simulink bereits vor und muss für die Verwendung mit RL geringfügig angepasst werden. Der mit RL gefundene Flugregler soll mit einem klassisch ausgelegten Regler verglichen werden. Schließlich soll das Verfahren durch ein Realflugversuch im Labor validiert werden.

Aufgabenstellung:
- Einarbeitung ins Thema Machine Learning und Reinforcement Learning mit MATLAB
- Anpassung des Simulationsmodells und Integration von RL-Algorithmen
- Auswahl einer ML- Experiment-Architektur: Trainings- und Teststruktur für Flugregler
- Training und Validierung von RL-Algorithmen (Q-Learning, optional: Policy Gradient)
- Vergleich mit klassisch ausgelegtem Regler (Simulation)
- Validierung des Reglers im Flugversuch
- Dokumentation

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: LBC Ottobrunn
Ansprechpartner: Stephan Myschik, Prof. Dr.-Ing.

(6) AneMAV - Vertikalwind-Schätzung mithilfe Multi-Rotor MAVs

PDF-Datei VerticalWindEstimation

Im Fachbereich Flugmechanik und Flugregelung des Instituts für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr am Ludwig Bölkow Campus in Ottobrunn werden Flugregelungsalgorithmen entwickelt und getestet.
Im Rahmen dieser Arbeit soll der Vertikalwind aus Flugdaten eines Micro Aerial Vehicles (MAV) geschätzt werden. Der Anwendungsfall dafür ist vielfältig: Von der Thermik-Messung für den Luftsport bis hin zur Verbesserung von konvektiven Atmosphärenmodellen.
Dazu soll zunächst ein Versuchsaufbau zur Vertikalwind-Simulation aufgebaut werden. Für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten werden dann die gesamten Sensordaten eines Quadrocopters aufgenommen. In der Auswertung sollen der klassischen analytischen Methode auch Machine Learning (ML) Verfahren (z.B. Lineare Regression, Artificial Neural Networks) gegenübergestellt werden. Schließlich soll eine Validierung der Verfahren mit Freiflug-Daten durchgeführt werden.

Aufgabenstellung
- Einarbeitung ins Thema: Literatur-Recherche, Machine Learning Basics
- Auslegung und Aufbau des Vertikalwind-Simulators
- Vermessung des Vertikalwind-Simulators
- Durchführung einer Flug-Messreihe für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten
- Auswahl geeigneter klassischer und ML-Verfahren zur Vertikalwindschätzung
- Anwendung, Auswertung und Vergleich der gewählten Verfahren
- Validierung der Verfahren im Freiflug
- Dokumentation

Start: ab sofort
Dauer: 3 Monate
Einsatzort: LBC Ottobrunn
Ansprechpartner: Stephan Myschik, Prof. Dr.-Ing.

Aero- & Thermodynamik