DE1481522B2

DE1481522B2 - Selbstanpassender Flugregler

Info

Publication number: DE1481522B2
Application number: DE19671481522
Authority: DE
Inventors: George Henry Lodi. N.J. Pfersch (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1966-02-24
Filing date: 1967-02-22
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1131540A; US3361394A; DE1481522A1; FR1516335A; JPS536439B1

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 E_G 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 E_c 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 E_c 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

Patentansprüche:

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