Modellbildung und Entwurf einer Positionsregelung eines UAVs zur Unterstützung von Rettungskräften

In Einsätzen sind Rettungskräfte starker körperlicher und geistiger Belastung ausgesetzt. Im EU-Projekt NIFTi (Natural Human-Robot Cooperation in Dynamic Environments) wird unter anderem ein Unmanned Aerial Vehicle (UAV) zur Unterstützung von Rettungskräften entwickelt. Es dient als mobiler Sensorträger und soll im engen Zusammenspiel mit den Rettungskräften selbstständig Situationen erkennen und so die Bergung von Opfern verbessern. Um tatsächlich eine Hilfe zu sein, muss es über ein möglichst großes Maß an Autonomie verfügen. In dieser Arbeit wird eine Positionsregelung entwickelt, die es dem UAV ermöglicht, Wegpunkte anzusteuern und dort zu verharren. Als Ansatz für die Entwicklung der Regelung dient ein grey-box-Modell der Kinematik des UAV. Diese wird zunächst qualitativ und anschließend quantitativ modelliert. Auf Basis des Modells wird ein Regelalgorithmus entwickelt und parametriert. Es zeigt sich, das sich ein zweistufiger, nichtlinearer Kaskadenregler optimal für die Regelung eignet. Dieser wird auf dem UAV implementiert und zunächst in einer Simulation und anschließend in der Realität evaluiert. Die Evaluation beweist, dass der Algorithmus in der Lage ist, eine optimale Positionsregelung des UAV durchzuführen. Seine volle Leistungsfähigkeit (Anregelzeit, Regelabweichung etc.) zeigt er in der Simulation, da hier ein gutes (genaues, schnelles) Feedbacksignal zur Verfügung steht. In der Realität kommt GPS als Feedbacksystem zum Einsatz, was die Dynamik und die Genauigkeit der Regelung einschränkt.