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Unbemannte Luftfahrzeuge werden bereits heute für vielfältige Aufgaben von der Inspektion über den Gütertransport bis hin zur Vermisstensuche eingesetzt. Der Betrieb dieser Fluggeräte, insbesondere außerhalb der Sichtweite eines Fernpiloten oder über dicht besiedeltem Gebiet, erfordert eine hohe Zuverlässigkeit. Hersteller von unbemannten Luftfahrzeugen müssen daher gegenüber der Luftfahrtbehörde nachweisen, dass auch bei Fehlern oder Ausfällen einzelner Komponenten der sichere Weiterflug nicht beeinträchtigt wird. In dieser Arbeit wird der kritische Fall eines Aktorausfalls betrachtet. Häufig werden mehrere, redundante Aktoren verbaut, sodass der Ausfall eines Aktors durch einen anderen kompensiert werden kann. Das ist bei kleinen unbemannten Luftfahrzeugen aber von Nachteil, da dadurch Gewicht und Kosten steigen. Besonders interessant ist deshalb die Frage, ob auch ohne Hardware-Redundanz ein sicheres System aufgebaut werden kann. Diese Arbeit fokussiert sich somit auf Aktorausfälle, die dazu führen, dass das System seine Stabilisierbarkeit im aktuellen Arbeitspunkt verliert. Damit dennoch ein Weiterflug möglich ist, muss ein Wechsel in einen anderen, sicheren Flugbereich im Zustandsraum stattfinden, in dem der ausgefallene Aktor nicht mehr benötigt wird. Es ergibt sich daraus zunächst die Frage, ob der sichere Flugbereich bzw. ein sicheres Gebiet im Zustandsraum nach dem Ausfall noch erreichbar ist. Diese Arbeit findet darauf durch eine Erreichbarkeitsanalyse eine Antwort. Durch den Einsatz der Sum-of-Squares-Programmierung wird ein sicheres Gebiet bestimmt und dessen Erreichbarkeit nachgewiesen. Anschließend befasst sich diese Arbeit mit der Berechnung einer Trajektorie zum sicheren Gebiet. Mithilfe der sequentiellen konvexen Programmierung wird erreicht, dass der Übergang in das sichere Gebiet optimal hinsichtlich einer Kostenfunktion erfolgt. Damit das auch bei Einwirkung von äußeren Störungen oder bei Modellunsicherheiten gelingt, widmet sich diese Arbeit als Drittes dem Entwurf eines Regelungskonzepts. Dieses besteht aus zwei Zustandsreglern für den nominellen Betrieb und das sichere Gebiet sowie einer modellprädiktiven Regelung zur Trajektorienfolge. Das vorgeschlagene Regelungskonzept und die Methodik werden am Beispiel eines hybriden, unbemannten Luftfahrzeugs umfassend evaluiert. Bei Ausfall eines Aktors kann dieses Fluggerät den Schwebeflug nicht mehr fortsetzen und muss in den sicheren, aerodynamischen Flugbereich wechseln. Erstmals wird die Erreichbarkeit des aerodynamischen Flugs für diesen Fall unter Einsatz der vorgestellten Methoden nachgewiesen. Darauf folgend werden Trajektorien bestimmt, die den unvermeidbaren Höhenverlust beim Übergang in den sicheren Flugbereich minimieren. Die Evaluation des Regelungskonzepts zeigt die Verbesserung der Trajektorienfolge mit der modellprädiktiven Regelung gegenüber einer Vorsteuerung. Durch Monte-Carlo Simulationen wird zudem eine gute Robustheit auch bei Modellunsicherheiten und äußeren Störungen festgestellt. Eine Sensitivitätsanalyse der Detektionszeit schließt die Evaluation ab. Zusammenfassend ergibt sich durch diese Arbeit ein Regelungskonzept, das ein Erreichen eines sicheren Flugbereichs bei einem Aktorausfall ermöglicht. Die Erreichbarkeit kann mit den vorgestellten Methoden nachgewiesen werden, wodurch ein erster Schritt in Richtung einer Zertifizierung des Ansatzes genommen wird. Die Ergebnisse der Arbeit und die entworfenen Regelungsalgorithmen tragen somit dazu bei, unbemannte Luftfahrzeuge künftig auch ohne aufwendige Hardware-Redundanz sicher betreiben zu können.