DE1481522B2 - Selbstanpassender Flugregler - Google Patents
Selbstanpassender FlugreglerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen selbstanpassenden Flugregler mit einem Modell, das ein umgewandeltes
Führungssignal abgibt, dem das Flugzeug folgen soll, einem Meßkreis, der das tatsächliche Ansprechen
des Flugzeuges mißt und ein umgewandeltes Regelsignal abgibt, einem ·, Vergleicher, der nach einem
Vergleich des umgewandelten Führungssignals und des umgewandelten Regelsignals ein Fehlersignal an
einen Verstärker zum Erzeugen eines Stellsignals für die Betätigung einer Steuerfläche des Flugzeuges abgibt,
wobei der Verstärkungsgrad des Verstärkers durch ein selbsttätiges Netzwerk in Abhängigkeit von
dem Stellsignal einstellbar ist.
Selbstanpassende Flugregler der oben beschriebenen Art, die nach dem Prinzip der »hohen Kreisver-Stärkung«
arbeiten, sind an sich bekannt (ETZ-A 1964, Heft 11, S. 352 und 353). Bei diesem Flugregler
ist ein automatischer Verstärkungsrechner notwendig, um den Verstärkungsgrad des variablen Verstärkers
anzupassen. Dieser Verstärkungsrechner erfordert jedoch Rechenwerke, Speicher und logische
Schaltkreise mit großem Raumbedarf und erheblichen Kosten. Ferner wird als nachteilig empfunden,
daß bei der Verstärkungsregelung des bekannten Flugreglers auch nicht die dynamischen Eigenschaften
des Luftfahrzeuges berücksichtigt werden, da in dem Rechner keine Möglichkeit vorgesehen ist, den
Fehler festzustellen, um den die gespeicherten Sollwerte von den tatsächlichen augenblicklichen Flugzeugparametern
abweichen.
Ferner ist ein Flugregler bekannt (französische Patentschrift 1 367 415), bei dem in aufeinanderfolgenden
Überwachungsperioden der Sollwert für die Gesamtverstärkung des variablen Verstärkers durch
Vorhersage des Fehlers die folgende Überwachungsperiode und durch Bildung der Differenz zwischen
dem tatsächlichen und dem vorhergesagten Fehlersignal berechnet wird. Da bei diesem Flugrechner
ebenfalls Rechenwerke, Speicher und logische Schaltkreise mit großem Aufwand notwendig sind, weist
dieser Flugregler ebenfalls die obenerwähnten Mängel auf. Darüber hinaus ist eine langwierige Einstellung
und eine aufwendige Wartung notwendig, die durch hochspezialisiertes Personal durchgeführt werden
muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem selbstanpassenden Flugregler die Schaltung
für die Anpassung des Verstärkungsgrades des Verstärkers für die Fehlersignale zu vereinfachen und
ihre Empfindlichkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem selbstanpassenden Flugregler gelöst, der dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Netzwerk eine ein zweites Modell enthaltende erste Eingangsstufe, die ein von
dem Stellsignal abhängiges Signal aufnimmt und ein dem erwartenden Ansprechen des Flugzeuges entsprechendes
Signal abgibt, und eine dem Meßkreisel nachgeschaltete zweite Eingangsstufe aufweist, die
ein dem tatsächlichen Ansprechen des Flugzeuges entsprechendes Signal erzeugt und daß das Netzwerk
in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem erwartenden Ansprechsignal und dem tatsächlichen
Ansprechsignal ein Steuersignal für den Verstärkungsgrad des Verstärkers bildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Flugregler wird demnach außer dem in an sich bekannter Weise vorgesehenen
Modell zusätzlich ein zweites Modell verwendet, das in dem Netzwerk für die Anpassung der
Verstärkung des Verstärkers vorgesehen ist. Durch dieses zweite, durch das differenzierte Stellsignal
beaufschlagte Modell werden die momentanen dynamischen Eigenschaften des Flugzeuges berücksichtigt.
Durch den fortwährenden Vergleich von erwartenden Ansprech Signalen und tatsächlichen Ansprechsignalen
in dem Netzwerk für die Verstärkungsregelung wird durch den erfindungsgemäßen Flugregler eine verbesserte
Anpassung erreicht. Die vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Flugreglers tritt
besonders deutlich dann hervor, wenn die Flugbedingungen des Luftfahrzeuges schnelle und/oder tiefgreifende
Veränderungen erfahren, da diese Änderungen unmittelbar erfaßt werden und der Flugregler
sofort nachstellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Steuersignal E, das der
Nickbewegung des Flugzeuges in bezug auf eine normale Lage entspricht, einem Modell 4 zugeführt. Dieses
Modell 4 ist ein Netzwerk mit festen Parametern, das die dynamischen Kenngrößen eines idealen Flugzeuges
simuliert und eine Übertragungsfunktion aufweist, die dem gewünschten Ansprechen des Flugzeuges
entspricht. Das Modell 4 differenziert das Sinai E entsprechend den simulierten dynamischen
Kenngrößen und gibt ein Signal E1 ab, das einer gewünschten
Nickgeschwindigkeit entspricht. Ein Geschwindigkeitskreisel 8, der in dem Flugzeug angeordnet
ist, liefert ein Signal E2, das der tatsächlichen
Nickgeschwindigkeit des Flugzeuges entspricht. Die beiden Signale E1 und E2 werden in einem Addierer 6
zu einem Fehlersignal E3 kombiniert.
Das Fehlersignal E3 wird einem veränderbaren
Verstärker 10 zugeführt, der ein Signal EG mit angepaßter
Verstärkung abgibt. Dieses Signal wird einem Phasenschieber- und Integrier-Netzwerk 12 zugeführt,
das die langperiodischen Fehler des der Nickbewegung entsprechenden Signals korrigiert und ein
Steuersignal Ec abgibt. Dieses Signal wird einem
Stellmotor 14 des Flugzeuges zugeführt, der das Höhenruder 15 betätigt und die Nicklage des Flugzeuges
steuert.
Das tatsächliche Nickgeschwindigkeitssignal E2,
das von dem Meßkreisel 8 geliefert wird, wird weiter einem Bandpaß 24 zugeführt, der dieses Signal differenziert
und ein Signal 2T4 abgibt, das der tatsächlichen
Nickbeschleunigung des Flugzeuges 1 entspricht. Ein Potentiometer 26 ist einerseits mit den
Anschlüssen einer Gleichstromquelle 25 und andererseits mit der Steuerfläche 15 des Flugzeuges über ein
Gestänge verbunden, um ein Ausgangssignal zu liefern, das der Verschiebung der Steuerfläche 15 in
bezug auf eine Bezugslage entspricht. Das Ausgangssignal des Potentiometers 26 wird einem Bandpaß 22
zugeführt, der es differenziert und ein Signal abgibt, das der Verstellgeschwindigkeit der Steuerfläche entspricht.
Dieses Signal wird einem Modell 23 zugeführt, das aus einem Netzwerk mit festen Parametern
besteht, welches die dynamischen Kenngrößen des Flugzeuges simuliert und eine Übertragungsfunktion
hat, die dem erwarteten Ansprechen des Flugzeuges 1 entspricht. Das Modell 23 differenziert das Ausgangssignal
des Bandpasses 22 in Übereinstimmung mit den dynamischen Kenngrößen des Flugzeuges und
liefert ein Signal E5, das der erwarteten Nickbeschleunigung
des Flugzeuges entspricht.
Das von dem Bandpaß 24 gelieferte tatsächliche Nickbeschleunigungssignal E4 und das von dem Modell
23 gelieferte erwartete Nickbeschleunigungssignal E. werden einem Abtastschalter 28 zugeführt,
der Impulse E6 und E1 abgibt, die den Werten der
zugeführten Signale zu Zeitpunkten entsprechen, die durch einen Programmgeber 34 bestimmt sind. Die
der tatsächlichen und der erwarteten Nickbeschleunigung entsprechenden Impulse werden einem Vergleicher
30 zugeführt, der einen Impuls E8 erzeugt, der der Differenz zwischen den Impulsen E0 und E7 entspricht.
Die aufeinanderfolgenden Impulse E7 werden einem Absolutwerk-Netzwerk 29 zugeführt, das Impulse
E9 abgibt, die dem Absolutwert der aufeinanderfolgenden
Impulse E7 entsprechen. Die Impulse E9 werden einem kritischen Netzwerk 32 zugeführt.
Das kritische Netzwerk 32 arbeitet unter der Steuerung durch den Programmgeber 34, um einen Impuls ao
E9' zu speichern und ihn mit dem folgenden Impuls E9 zu vergleichen, um so einen berechneten Impuls
E10 zu erzeugen, immer wenn die Differenz zwischen
den beiden verglichenen Impulsen eine Schwelle überschreitet. Der von dem Vergleicher 30 kornmende
Impuls E8 wird einem Richtungssteuernetzwerk 31 zugeführt, das das Vorzeichen des Impulses
E8 bestimmt und einen positiven oder negativen Richtungssteuerimpuls E10 zum Steuern eines Zählers
18 abgibt. Dieser Zähler 18 besitzt zwei Zähleinrichtungen zum Aufwärts- und Abwärtszählen. Der
Zähler wird durch einen von dem kritischen Netzwerk 32 kommenden berechneten Impuls 12 in den
Betriebszustand versetzt und nach vorwärts oder nach rückwärts in einen anderen stabilen Zählzustand
durch einen Richtungssteuerimpuls E10 geschaltet,
der von dem Richtungssteuernetzwerk 31 kommt. Der Zähler 18 gibt so ein Signal E11 ab, das
auf die Verstärkung des veränderbaren Verstärkers 10 einwirkt und dessen Verstärkung erhöht oder herab-
setzt. > , . .
Arbeitsweise:
Das Signal E1, das einer gewünschten Nickgeschwindigkeit
entspricht, wird mit dem Signal E2 kombiniert, das der tatsächlichen Nickgeschwindigkeit
entspricht, um das Fehlersignal E3 zu bilden. Die Verstärkung dieses Fehlersignals E3 wird durch den
veränderbaren Verstärker 10 eingestellt, der das Signal E0 mit angepaßter Verstärkung abgibt. Dieses
Signal E0 wird dem Phasenschieber- und Integrier-Netzwerk
12 zugeführt, das ein Signal Ec für die Steuerung des Flugzeuges 1 abgibt.
Der Vergleicher 30 liefert den Impuls E8 der
Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem erwarteten Ansprechen des Flugzeuges 1 zu vorherbestimmten
Zeitpunkten entspricht. Der Impuls E8 wird dem Richtungssteuernetzwerk 31 zugeführt, das den
Richtungssteuerimpuls E10 abgibt. Das kritische Netzwerk
32 vergleicht den der absoluten Nickbeschleunigung entsprechenden Impuls E9 mit dem vorher
gespeicherten Impuls E'„ und gibt den Impuls E12 ab,
sobald die Differenz zwischen den beiden genannten verglichenen Impulsen eine vorbestimmte Schwelle
überschreitet. Der von dem Richtungssteuernetzwerk 31 kommende Impuls E10 und der von dem kritischen
Netzwerk 32 kommende Impuls E1., werden dem Zähler 18 zugeführt, um die Verstärkung variablen
Verstärkers 10 zu verändern.
Claims (9)
1. Selbstanpassender Flugregler mit einem Modell, das ein Führungssignal abgibt, dem das
Flugzeug folgen soll, einem Meßkreisel, der das tatsächliche Ansprechen des Flugzeuges mißt und
ein Regelsignal abgibt, einem Vergleicher der nach einem Vergleich des Führungssignals und
des Regelsignals ein Fehlersignal an einen Verstärker zum Erzeugen eines Stellsignals für die
Betätigung einer Steuerfläche des Flugzeuges abgibt, wobei der Verstärkungsgrad des Verstärkers
durch ein selbsttätiges Netzwerk in Abhängigkeit von dem Stellsignal einstellbar ist, dadurchgekennzeichnet,
daß das Netzwerk eine ein zweites Modell (23) enthaltende erste Eingangsstufe, die ein von dem Stellsignal abhängiges Signal
aufnimmt und ein dem erwarteten Ansprechen des Flugzeuges entsprechendes Signal abgibt,
und eine dem Meßkreisel (8) nachgeschaltete zweite Eingangsstufe (24) aufweist, die ein dem
tatsächlichen Ansprechen des Flugzeuges entsprechendes Signal erzeugt, und daß das Netzwerk
in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem erwarteten Ansprechsignal und dem
tatsächlichen Ansprechsignal ein Steuersignal für den Verstärkungsgard des Verstärkers (10)
bildet.
2. Flugregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Eingangsstufe
zwischen eine die Verstellung der Steuerfläche 'abtastenden Fühler (25, 26) und dem zweiten
Modell (23) eine Differenzierstufe (22) angeschaltet ist, wobei das Modell (23) ein der erwarteten
Verstellbeschleunigüng der Steuerfläche entsprechendes Signal abgibt.
3. Flugregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Eingangsstufen
abgegebenen Signale an einem Abtaster (28) zum Abtasten von Impulsen anstehen, an den ein Vergleicher
(30) zum Erzeugen eines Differenzsignals angeschaltet ist, der mit einem Richtungsnetzwerk
(31) zum Abtasten des Vorzeichens des Differenzimpulses und zum Erzeugen eines Richtungsimpulses verbunden ist, der seinerseits an einen
Zähler (18) angeschaltet ist, der einen Impuls zum Verändern des Verstärkungsfaktors des Verstärkers
(10) in Abhängigkeit von dem Richtungssteuerimpuls abgibt.
4. Flugregler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein mit dem Vergleicher (28) verbundene
Absolutwertschaltung (29), die einen dem Absolutwert des erwarteten Antwortsignals entsprechenden
Impuls erzeugt, ein mit der Absolutwertschaltung (29) verbundenes kritisches Netzwerk
(32), das, wenn der Absolutwertimpuls mit vorbestimmten Kriterien übereinstimmt, einen
Rechenimpuls abgibt, durch den der Zähler (18) zur Erzeugung eines des Verstärkers (10) ändernden
Impulses angeschaltet wird.
5. Flugregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Netzwerk (32)
eine Speicherstufe zum Speichern des vorhergehenden, dem Absolutwert des erwarteten Antwortsignals
entsprechenden Impulses und eine Vergleichsstufe aufweist, die den gespeicherten
Impuls mit dem vorliegenden Absolutimpuls vergleicht und den Rechenimpuls abgibt, wenn die
Differenz zwischen den verglichenen Impulsen ein vorbestimmtes Minimum übersteigt.
6. Flugregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Programmgeber (34) zur
Steuerung des kritischen Netzwerkes (32) vorgesehen ist. ,
7. Flugregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierstufe (22) und
die zweite Eingangsstufe Bandpaßfilter sind.
8. Flugregler nach Anspruch 3, dadurch ge- ίο
kennzeichnet, daß der Zähler (18) in zwei Richtungen mit je einer Vielzahl von Zählstufen arbeitet
und in den nächstfolgenden Zustand in Abhängigkeit von dem Richtungssteuerimpuls
eingestellt wird, um einen Impuls zum schrittweisen Verändern der Verstärkung des Verstärkers
abzugeben.
9. Flugregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Regeln der
Nickbewegung des Flugzeuges verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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