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--- searchwing-effizienzberechnung [2018/11/25 22:22]
chrisp2
+++ searchwing-effizienzberechnung [2018/11/29 11:14] (current)
chrisp2
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 === Formeln ===
+{{ ::abkuerzungen_winddreieck.png? |}}
+{{ ::formeln_basic.png?400 |}}
+{{ ::formeln.png? |}}
 === Algorithmus ===
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 </file>
+==Berechnung der besten Effizienz==
 Eine weitere elementare Funktion ist eff_calc. Diese gibt die Geschwindigkeit und die Effizienz zurück, die mit der gegebenen Effizienzkurve möglich sind. Die Effizienz bezieht sich immer auf den windlosen Fall.
 <file matlab eff_calc.m>
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 hold on
 plot(v_a(idx_best), res_eff_best, 'marker','x');
+xlabel('airspeed/ km/h')
+ylabel('efficiency / %')
 end
 </file>
@@ Line 120: / Line 129: @@
 {{ :v_best_durchzeichnen.png |}}
-Mit dem script .... ist es möglich die efficiency für eine Schaar aus Windgeschwindigkeiten zu ermitteln. In diesem Fall wurde eine winddirection von 180° bei einem true course von 0° gewählt (also Gegenwind). Die windspeed wurde von 1 bis 100km/h in 1km/h-Schritten variiert.
+==Effizienz bei Variation der Windgeschwindigkeit==
+Mit dem script Effizienzberechnung_Windspeedvariation.m ist es möglich die efficiency für eine Schaar aus Windgeschwindigkeiten zu ermitteln. In diesem Fall wurde eine winddirection von 180° bei einem true course von 0° gewählt (also Gegenwind). Die windspeed wurde von 1 bis 100km/h in 1km/h-Schritten variiert.
 <file matlab Effizienzberechnung_Windspeedvariation.m>
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 {{ :effizienzberechnung_windspeedvariation.jpeg |}}
-Bei einem Wind von 90 von der Seite ergibt sich eine andere Kurve für die Effizienz in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit.
+Bei einem Wind von 90 von der Seite ergibt sich eine andere Kurve für die Effizienz in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit. Wie man im folgenden Bild sieht, dropped die Effizienz erst bei höheren Windgeschwindigkeiten steil ab und hat einen eher schwachen Einfluss bei geringen Windgeschwindigkeiten.
 {{ ::effizienzberechnung_windspeedvariation_tc_90.jpeg |}}
+==Effizienz bei Variation der Windrichtung==
+Der Einfluss der wind direction bei konstantem windspeed lässt sich mit folgendem script darstellen.
+<file matlab Effizienzberechnung_Windspeedvariation.m>
+clear all, close all
+[v_a,interp_power] = load_aircraft_eff()
+v_w=40  ;       %windspeed in km/h
+WD=60    ;       %winddrection in °
+for TC=-180:180
+    [v_best,res_eff_best(TC+181)] = eff_calc(interp_power,v_a, TC, v_w, WD );
+end
+legend('TC von -180° bis 180°' )
+figure(2)
+plot(-180:180,res_eff_best, 'linewidth', 3);
+xlabel('windspeed/ km/h')
+ylabel('efficiency / %')
+</file>
+Die Plots ähneln dem Verlauf bei der Windgeschwindigkeitsvariation. Der windspeed ist hierfür auf 40 km/h eingestellt und die wind direction liegt bei 60°.
+{{ ::effizienzberechnung_drehung_kurve.jpeg |}}
+Beste Effizienz bei Rückenwind...keine Überraschung, aber schön zu sehen, dass das Model stimmt.
+{{ :effizienzberechnung_drehung.jpeg |}}
+<file matlab Effizienzberechnung_Flugplan.m>
+clear all, close all
+[v_a,interp_power] = load_aircraft_eff()
+% % %Interpolierte Effizienzkurve plotten
+% plot(measured_airspeed, measured_power, 'linewidth', 3)
+% hold on
+% plot(v_a, interp_power, 'linewidth', 2)
+% hold off
+% legend('Rohdaten','Interpolierte Daten','location','southeast' )
+% xlabel('airspeed/ km/h')
+% ylabel('power/ Watt')
+% ylim([0 270])
+% xlim([-40 120])
+v_w=40;      %windspeed in km/h
+WD=45;       %windangle in °
+%Track points typischer Flug
+P_x = [0 30 30.5 31   30.5 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 39 20];
+P_y = [0 40 35   35.6 43   40 35 34 42 40 35 37 45 44 34 35 5];
+% %Track points im Kreis
+% P_x = [0 1 2 2  1  0 -1 0];
+% P_y = [0 1 1 0 -1 -1  0 0];
+%Track points einmal hin und her
+P_x = [0 1 0 ];
+P_y = [0 0 0 ];
+trip_length=0;
+for track=1:(numel(P_x)-1)
+    %optional zum debuggen
+    %      figure(4)
+    %      h = plot([P_x(track) P_x(track+1)] , [P_y(track) P_y(track+1)], 'linewidth', 3);
+    %      hold on
+    TC=(atan2d((P_x(track+1)-P_x(track)),(P_y(track+1)-P_y(track))));
+    track_length(track)= sqrt((P_y(track+1)-P_y(track))^2+(P_x(track+1)-P_x(track))^2);
+    [v_best(track),res_eff_best(track)] = eff_calc(interp_power,v_a, TC, v_w, WD );
+    trip_length=trip_length+track_length(track);
+end
+figure(2)
+colorbar_eff=jet(200);
+trip_eff=0;
+for track=1:(numel(P_x)-1)
+    trip_eff = trip_eff + track_length(track)/trip_length*res_eff_best(track);
+    h = plot([P_x(track) P_x(track+1)] , [P_y(track) P_y(track+1)], 'linewidth', 3);
+    hold on
+    set(h, 'color', squeeze((colorbar_eff(ceil(200-res_eff_best(track)),:))));
+end
+trip_eff
+legendCell = cellstr(num2str(ceil(v_best)', 'v\\_a\\_best=%-d km/h'));
+legend([legendCell],'location', 'northwest');
+</file>
+{{ ::flugplan.png |}}
+trip_eff = 105.8751 ....wie kann das sein? Liegt es am Pfad? Wie kann man besser sein, als ohne Wind?
+Neuer Flugplan: 1 nach Ost und dann wieder 1 nach West bei Westwind
+Ergebnis: trip_eff = 107.4352
+Gleicher Flugplan bei v_w=44;
+Ergebnis: trip_eff = 110.0722
+v_w=50;
+Ergebnis: trip_eff = 78.3424
+Das schreit doch nach einer weiteren Variation. Also bei Seitenwind kommt das gleiche raus wie oben bei der Windvariation bei TC=90°. Aber was kommt raus, wenn der Wind bei Hin- und Rückflug mal von vorne und mal von hinten kommt, wenn man die Geschwindigkeit auf die beste Effizienz anpasst?
+{{ ::effizienzberechnung_windspeedvariation_hinundrueckflug.jpeg |}}
+Kaum zu glauben, es gibt wohl echt ein Fenster, in dem man effizienter fliegt, wenn es Wind gibt.
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   *
 ==== Abschätzung des Effizienzvorteils durch die Implementierung ====
+Am naheliegensten ist die Betrachtung eines typischen Suchflugs bei typischen Windbedingungen. Dafür wird zunächst der vereinfachte Flugplan von oben verwendet mit einem etwas über dem Durschnitt liegenden Meerwind von 6bft (also ~44km/h). Das framework gibt die Effizienz im Bezug zu Windlosigkeit an. Wir würden gerne die Effizienz im Bezug zu Effizienz ohne optimierter Fluggeschwindigkeit ermitteln.
+{{ ::effizienzvergleich_windspeedvariation_flugplan.jpeg? |}}
+Zu beachten: Durch Variation der Groundspeed, verändert sich auch das Zeitinterval für den Fotoauslöser! (alternativ kann er auch auf den maximalen Groundspeed eingestellt werden.)