Integration eines Companion Computers und neuer Kommunikationsprotokolle in einen Hardware-in-the-Loop-Prüfstand

Advanced Design Project (ADP)

Zur Validierung von Regelungsalgorithmen mit der Ziel-Hardware werden Hardware-in-the-Loop (HiL) Prüfstände eingesetzt. Der Regelungsalgorithmus wird dabei bspw. auf einem Flugrechner implementiert, während die Regelstrecke auf einem Echtzeit-Simulations-Computer simuliert wird. Durch die Verbindung des Flugrechners mit der Simulation der Regelstrecke wird der Regelkreis geschlossen, sodass das Verhalten des Regelungsalgorithmus auf der echten Hardware im geschlossenen Regelkreis untersucht werden kann.

Das Regelungssystem von unbemannten Luftfahrzeugen wird üblicherweise in mehrere Kaskaden aufgeteilt, die mit unterschiedlichen Abtastraten ausgeführt werden. Während schnelle Regler auf dem Flugrechner ausgeführt werden, können aufwendigere, langsamere Teile (bspw. die Pfadplanung)auf einem Companion Computer berechnet werden.

Aufgabenstellung:

Am Institut für Flugsysteme und Regelungstechnik besteht ein HiL-Prüfstand, der im Rahmen dieses ADPs erweitert und verbessert werden soll. Ziel ist es, die Latenz zwischen Flugrechner und Simulations-Computer durch den Einsatz neuerer Kommunikationsprotokolle zu reduzieren. Des weiteren soll das bestehende System um einen Companion Computer ergänzt werden. Dazu ist aus den gestellten Anforderungen und recherchierten Randbedingungen die Vernetzung der Komponenten abzuleiten und die Verbindung zwischen dem Companion Computer, dem Flugrechner und dem Simulations-Computer aufzubauen. Final soll die Funktionsfähigkeit anhand einer kaskadierten Regelung für ein einfaches System exemplarisch gezeigt werden.

Voraussetzungen:

Wünschenswert sind Erfahrungen mit

  • ROS/ROS2, C/C++ und UDP
  • Grundlagen der Regelungstechnik