Übertragungsfunktion

Die Übertragungsfunktion ist ein mathematisches Modell, das im Bereich der Regelungstechnik und Signalverarbeitung verwendet wird, um das dynamische Verhalten von Systemen zu beschreiben. In der Luftfahrt spielt sie eine wesentliche Rolle bei der Analyse und dem Entwurf von Steuer- und Regelungssystemen, beispielsweise für Flugzeugautopiloten oder Triebwerkssteuerungen. Die Übertragungsfunktion stellt die Beziehung zwischen Ein- und Ausgangssignalen eines Systems in Form einer rationalen Funktion dar, wobei sie im Frequenzbereich als Verhältnis der Laplace-transformierten Ausgangsgröße zur Laplace-transformierten Eingangsgröße dargestellt wird. Sie erlaubt es, die Stabilität des Systems zu bewerten sowie Frequenzantworten und Reaktionen auf verschiedene Steuerbefehle zu analysieren. Typische Anwendungen beinhalten den Entwurf von Fluglagereglern, die fein abgestimmte Steuerkräfte zur Stabilisierung und Navigation eines Flugzeugs ermöglichen. Durch die Verwendung von Übertragungsfunktionen lassen sich mögliche Beeinträchtigungen der Stabilität frühzeitig erkennen, beispielsweise durch Resonanzen oder unerwünschte Schwingungen. Zudem wird der Einsatz von Filtern zur Trennung von Nutzsignalen und Rauschen unterstützt, was besonders in überlagerten Umgebungen des Flugverkehrs wichtig ist. Häufig wird die Übertragungsfunktion in Polynomdarstellung oder als Produkt von Nullstellen und Polen angegeben, was eine effiziente Modellierung erlaubt. In der Praxis ermöglichen moderne Flugsteuerungssysteme mithilfe der Übertragungsfunktion eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit in Flugmanövern und gleichzeitig eine Reduzierung des Piloteneingriffs.