DE69505244T2 - Automatische drehzahlregelung eines verbrennungsmotors - Google Patents
Automatische drehzahlregelung eines verbrennungsmotorsInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Motordrehzahl- Haltesteuersystem, insbesondere ein Motordrehzahl-Haltesteuersystem, welches eine vorgegebene Motordrehzahl rasch erreicht und ungeachtet von Änderungen der Motorbelastung eine konstante Soll-Motordrehzahl aufrechterhält.
- Klassische lineare Rückkopplungs-Regelsysteme, die zur automatischen Motordrehzahl-Halteregelung eingesetzt wurden, liefern Befehle zum Ändern der Motordrehzahl basierend auf der Differenz zwischen einer Soll- und einer sensierten Motordrehzahl. Deshalb veranlassen derartige Systeme eine Änderung der laufenden Drosselklappenstellung nicht eher, als bis eine Motordrehzahlabweichung stattgefunden hat.
- Gewisse Typen von Motoren, beispielsweise mit Vergaser ausgestattete Drehmotoren, arbeiten in einem großen Bereich von Motordrehzahlen, wobei die Beziehung zwischen der Motorwellenleistung und der Drosselklappenstellung stark nicht-linear ist. Für einen derartigen Motor stellt ein rein lineares Regelsystem keine ideale Regelung dar, insbesondere nicht für den Zweck der Schaffung einer Motordrehzahl-Haltesteuerung. Ein solches lineares Regelsystem ist mit einer nicht akzeptierbar langsamen Ansprechzeit auf Systemstörungen verbunden. Die Ansprechzeit des linearen Regelsystems läßt sich verbessern, indem man die Regelverstärkungen erhöht; allerdings machen solche erhöhten Verstärkungen das System weniger stabil.
- Ziele der vorliegenden Erfindung beinhalten die Schaffung eines automatischen Motordrehzahl-Haltesteuersystems, welches eine Soll-Motordrehzahl rasch erreicht und ungeachtet von Änderungen der Motorbelastung eine konstante Soll-Motordrehzahl aufrechterhält. Erreicht wird dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein automatisches Motordrehzahl- Haltesteuersystem für einen Motor, der in einem großen Bereich von Motordrehzahlen arbeitet, um die Zeit des Ansprechens auf Änderungen der vorgegebenen Motordrehzahl sowie vorgegebener Motorlasten zu minimieren.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein automatisches Motordrehzahl- Haltesteuersystem, welches Änderungen der Motorbelastung antizipiert und damit Schwankungen der Motordrehzahl aufgrund der Änderungen in der Motorbelastung minimiert.
- Erfindungsgemäß wird ein Motordrehzahl-Fehlersignal berechnet als die Differenz zwischen einer von einer Bedienungsperson vorgegebenen Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl, wobei das Motordrehzahl- Fehlersignal anhand der Motordrehzahl-Fehlerverstärkung kalibriert wird und das kalibrierte Motordrehzahl-Fehlersignal anschließend über einen Integralweg und einen Proportionalweg auf einen Summierknoten gegeben wird, wo es mit Last-Vorhersage-Trimmsignalen summiert wird, um dadurch ein endgültiges Motor-Trimmsignal zu bilden.
- Weiterhin sind erfindungsgemäß die Last-Vorhersage-Trimmsignale Vorwärtskoppelsignale, welche das Ansprechverhalten des Motors auf Änderungen der vorgegebenen Motorbelastung vorwegnehmen, wobei das kombinierte, kalibrierte Motordrehzahl-Fehlersignal (Motor-Trimmsignal) sowie Last-Vorhersage-Trimmsignale einen Gashebelstellungs befehl zum Halten der Motordrehzahl (endgültiges Motor-Trimmsignal) liefern, um den Kraftstoffstrom zu dem Motor und damit die Motordrehzahl zu steuern. Außerdem wird erfindungsgemäß die Motordrehzahlfehler-Verstärkung basierend auf der Motorbelastung ermittelt, und anschließend wird die Fehlerverstärkung basierend auf der derzeitigen Motordrehzahl begrenzt.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine signifikante Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik insofern dar, als sie die Vorteile der raschen Ansprechzeit auf vorgegebene Eingangsgrößen durch mitgekoppelte Last-Vorhersage-Trimmsignale nutzt, dabei aber die Regelverstärkungen auf idealen Werten für die laufenden Motorbetriebsbedingungen beläßt. Die Regelverstärkungen und mithin die Stabilität des Systems werden der Verbesserung der Ansprechzeit nicht geopfert. Die Mitkoppelsignale dienen als Vorhersagegrößen und veranlassen unmittelbar den Drosselklappen-Regler zur Neupositionierung eines Kraftstoffzumeßventils auf die geeigneten Drosselklappenstellungen, basierend auf vorgegebene Laständerungs-Eingangsgrößen. Dies führt zu einem raschen Motoransprechverhalten, im Gegensatz zu dem langsamen Ansprechen auf eine Regelung mit voller Autorität, die so lange warten muß, bis basierend auf sich ändernden Vorgabewerten eine Motordrehzahlabweichung entsteht, um dann bis zu einem neuen Trimmpunkt zu integrieren. Darüber hinaus gewährleistet die Verwendung von planmäßigen Verstärkungen für den Motordrehzahlregler, daß die Regelgesetze die idealen Verstärkungen für die laufenden Motorbetriebsbedingungen verwenden.
- Die US-A-5,046,924 offenbart ein Motordrehzahl-Halteregelsystem zum Regeln der Drehzahl eines Motors mit mindestens einer Last (dem Kompressor einer Klimaanlage). Gemäß der Gesamtoffenbarung dieser Schrift werden die folgenden Schritte zeitlich nacheinander ausgeführt:
- a) es wird eine vorhergesagte Last ermittelt (ein Signal, welches angibt, daß der Kompressor (der mit der Ausgangswelle des Motors gekoppelt ist) aktiviert werden soll);
- b) die Ausgangsleistung (Drehzahl des Motors) wird entsprechend der ermittelten vorhergesagten Belastung erhöht; und
- c) nachdem die Leistung des Motors an die vorhergesagte Belastung angepaßt wurde, wird schließlich die Last an den Motor gekoppelt.
- Die oben angegebenen sowie weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher im Lichte der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
- Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen eines unbemannten Raumfahrzeugs (UAV), welches ein erfindungsgemäßes Motordrehzahl-Haltesteuersystem enthält;
- Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen eines Bedienersteuerfelds, wie es für das fernbediente Gerät nach Fig. 1 verwendet wird;
- Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches die Übertragung von Steuersignalen von dem Bedienersteuerfeld nach Fig. 2 zu dem fernbedienten Gerät nach Fig. 1 darstellt; und
- Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm des Motordrehzahl- Haltesteuersystems gemäß der Erfindung.
- Das erfindungsgemäße automatische Motordrehzahl-Halteregelsystem eignet sich besonders gut dazu, einen Motor rasch eine vorgegebene Motordrehzahl erreichen zu lassen, um anschließend eine konstante Vorgabe-Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, ungeachtet von Änderungen der Motorbelastung. Das erfindungsgemäße automatische Motordrehzahl- Halteregelsystem wird beschrieben in Verbindung mit einem Vergaser- Drehmotor, der in einem UAV, beispielsweise in dem in Fig. 1 dargestellten UAV, eingesetzt wird. Ein derartiger Motor arbeitet in einem großen Bereich von Motordrehzahlen, wobei die Relation zwischen der Motorwellenleistung und der Drosselklappenstellung nicht-linear ist. Der Fachmann sieht allerdings, daß die erfindungsgemäße Steuerung anwendbar ist auf jeden Typ von Motor, der in einem breiten Motordrehzahlbereich arbeitet, und/oder bei dem die Relation zwischen Motorwellen- Ausgangsleistung und Drosselklappenstellung nicht-linear ist.
- In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines UAV 100 dargestellt. Das in dem Beispiel für die Erfindung verwendete UAV enthält einen Ring- Flugzeugrumpf oder eine Ring-Ummantelung 20 mit aerodynamischem Profil, eine Flug-/Arbeits-Ausrüstung 30, ein Triebwerk-Subsystem 50 und eine Rotoranordnung 60. Der Ring-Flugzeugrumpf 20 besitzt mehrere Stützstreben 24, die an der Rotoranordnung 60 angebracht sind und dazu dienen, die Rotoranordnung 60 in einer fixen koaxialen Lagebeziehung bezüglich des Ring-Flugzeugrumpfs 20 abzustützen. Der Ring- Flugzeugrumpf 20 enthält vorn angeordnete Innenkammern 26, die typischerweise für diverse Flug-/Arbeits-Ausrüstungen 30 dienen, wie sie im folgenden erläutert werden. Die Flug-/Arbeits-Ausrüstung 30, beispielsweise Luftfahrtelektronik 34, Navigationsanlage 36, Flugrechner 38, ein Verbindungsgetriebe 40 (zum Weiterleiten von Echtzeit-Sensordaten und zum Empfangen von Echtzeit-Befehlseingabesignalen), Antenne 42 etc., sind in den verschiedenen Innenkammern 26 verteilt, wie in dem Beispiel nach Fig. 1 gezeigt ist. Die Verteilung der verschiedenen Flug-/Arbeits-Ausrüstungen 30 wird im Hinblick auf die Plazierung des Triebwerk-Subsystems 50 innerhalb des Ring-Flugzeugrumpfs 20 optimiert.
- Die Flug-/Arbeits-Ausrüstung 30, die oben erläutert wurde, ist beispielhaft für den Typ, der in einem UAV eingesetzt werden kann. Wie der Fachmann allerdings sieht, sind ein Flugsteuerrechner, Luftfahrtelektronik und Navigationssystem in separater Form nicht notwendig zur Umsetzung der Funktionen, die die vorliegende Erfindung betrifft. Alternativ kann auch ein Einzel-Flugsteuerrechner oder Arbeitsrechner vorhanden sein, um die oben angesprochenen Funktionen zu übernehmen.
- Fig. 2 zeigt ein Steuerfeld 200 zur Fernsteuerung des UAV 100 (Fig. 1). Das Steuerfeld liefert Steuersignale an das UAV, um den UAV- Motor und UAV-Leitflächen so einzustellen, daß der Flug des UAV gelenkt werden kann. Beim vorliegenden Beispiel steht der überwiegende Anteil der Last für den Motor in Beziehung zu den kollektiven Steuerbefehlen, die an die Rotorblätter gegeben werden. Durch Erhöhen der kollektiven Blattverstellung der Rotorblätter erhöht sich das Ausmaß des Hubs oder des Vorschubs, der durch die Blätter erzeugt wird. In ähnlicher Weise wird durch Verringerung der kollektiven Rotorblattneigung die von den Rotorblättern erzeugte Schubstärke verringert. Darüber hinaus kann bei einer gegebenen kollektiven Blattstellungs-Einstellung oder -Vorgabe die auf den Motor einwirkende Last signifikant dadurch gesteigert oder vermindert werden, daß die Motordrehzahl erhöht oder verringert wird. Eine weitere signifikante Motorlast stellt die zyklische Blattverstellung der Rotorblätter dar. Die zyklische Blattverstellung der Rotorblätter wird geändert, damit man die UAV-Flugrichtung steuern kann. Das Steuerfeld 200 besitzt einen zyklischen Steuerknüppel 205, um zyklische Steuereingaben vornehmen zu können. Der zyklische Steuerknüppel 205 ist dargestellt als zweiachsiger Steuerknüppel, bei dem Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Steuerknüppels sich auf Nickbewegungen beziehen, während sich seitliche Bewegungen des Steuerknüppels auf die Rollbewegung beziehen. Ein kollektiver Steuerknüppel 206 dient zum Ändern der kollektiven Blattverstellung der UAV-Rotorblätter, und eine Motordrehzahlsteuerung 207 dient zum Steuern der UAV-Motordrehzahl.
- Die Motordrehzahlsteuerung legt die Soll-Motordrehzahl (Motordrehzahl-Referenz) fest, bei der der UAV-Motor zu arbeiten versucht. Ein Steuerfeldrechner 209 dient zum Empfangen der von dem zyklischen Steuerknüppel 205, dem kollektiven Steuerknüppel 206 und der Motordrehzahlsteuerung 207 kommenden Steuerbefehle, um diese in Signale umzusetzen, die über eine Kommunikationseinrichtung 212 abgesendet werden. Die Kommunikationseinrichtung 212 enthält einen Sender 215, die die vom Steuerfeldrechner 209 gelieferten Steuerbefehle empfängt und die Steuerbefehle über eine Steuerfeldantenne 220 abstrahlt.
- Wenn nun gemäß Fig. 3 von dem Steuerfeld über die Antenne 220 Steuerbefehle gesendet werden, werden die Signale von der UAV-Antenne 42 empfangen und anschließend an die UAV-Verbindungseinrichtung 40 gegeben. Die Verbindungseinrichtung enthält einen Empfänger 46 als Demodulator/Dekodierer 48 zum Empfangen und zum Dekodieren der empfangenen Signale, die von dem Steuerfeld gesendet wurden. Anschließend werden die demodulierten und dekodierten Steuersignale an den Flugsteuerrechner 38 gegeben. Der Flugsteuerrechner 38 verarbeitet die ankommenden Steuersignale, um dementsprechend die geeigneten Motordrehzahl-Steuereingaben und Leitflächenbefehle an die UAV-Leitflächen zu geben, damit die gewünschten Manöver ausgeführt werden.
- Bezugnehmend auf Fig. 4 sind die Rotoren 410 über eine Welle 410 mit einem Getriebegehäuse 414 (Getriebe) verbunden, welches von einer Ausgangswelle 418 eines Motors 420 angetrieben wird. Während des Motorbetriebs wird dem Motor von einem Kraftstoffzumeßventil 426 über Kraftstoffzuleitungen 424 Kraftstoff zugemessen. Ein Drosselventilservo 427 steuert die Stellung des Zumeßventils 426 derart, daß die korrekte Kraftstoffmenge von einer Kraftstoffpumpe 429 in die Kraftstoffzuleitungen 424 gelangt.
- All das, was bislang beschrieben wurde, dient als Beispiel und zur Erläuterung des Motortyps und der Motorbetriebsumgebung (Motorbelastung), für die das erfindungsgemäße automatische Motordrehzahl-Haltesteuersystem zur Zusammenarbeit ausgelegt ist.
- Ein automatisches Motorhalteregelsystem 430 liefert an den Drosselklappenservo 427 Motordrehzahlhalte-Drosselklappenstellungsbefehle (End-Motortrimmsignale), um dadurch das Zumeßventil 426 zu steuern. Das automatische Motorhaltesteuersystem 430 versucht typischerweise den korrekten Durchsatz des Brennstoffstroms in den Kraftstoffzuleitungen 424 einzustellen, um eine Soll-Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, wie sie dann von einem Tachometer 434 ermittelt wird, der die Drehzahl des Motors 420 mißt (so z. B. an der Ausgangswelle 418). Der Tachometer 434 liefert ein für die Motordrehzahl kennzeichnendes Signal über eine Leitung 436 an einen Summierknoten 438. Der andere Eingang des Summierknotens 438 ist ein Motordrehzahl-Sollsignal (von der Bedienstation) über eine Leitung 440. Das Ausgangssignal des Summierknotens 438 ist ein Drehzahlfehlersignal auf einer Leitung 444, welches auf eine Multiplizierfunktion 446 gegeben wird.
- Der andere Eingang der Multiplizierfunktion 446 ist ein Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignal auf einer Leitung 448. Die Drehzahlfehlerverstärkung wird dadurch festgelegt, daß der kollektive Befehl über eine Leitung 449 an eine Verstärkungsfunktion 450 gegeben wird. Die Verstärkungsfunktion 450 liefert basierend auf der Stärke des kollektiven Signals ein Verstärkungssignal. Anschließend wird die Verstärkung auf eine Begrenzungsfunktion 451 gegeben, die den Betrag der Verstärkung basierend auf der Motor-UPM beschränkt. Das Ausgangssignal der Begrenzungsfunktion 451 ist das Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignal auf der Leitung 448. Das Ergebnis des Kombinierens der Verstärkungsfunktion 450 und der Begrenzungsfunktion 451 besteht darin, daß eine planmäßige Verstärkung geschaffen wird, deren Maß basierend auf der derzeitigen Motor-UPM begrenzt wird.
- Das Ausgangssignal der Multiplizierfunktion 446 ist ein kalibriertes Motordrehzahl-Fehlersignal auf der Leitung 452, welches über einen Proportionalweg, der eine Verstärkungsfunktion 454 enthält, und einen eine Integrierfunktion 456 enthaltenden Integralweg einem Summierpunkt 458 zugeführt wird. Der kalibrierte Motordrehzahlfehler wird über einen Proportional- und Integralweg geführt, um durch Erhöhen oder Verringern der Soll-Drosselklappenstellung die Motordrehzahlabweichung auf Null zu bringen. Das Ausgangssignal des Summierpunkts 458 ist ein Motortrimmsignal, welches über einen Begrenzer 463 auf einen Summierpunkt 460 gegeben wird. Die anderen Eingänge des Summierpunkts 460 sind Lastvorhersage-Trimmsignale, die zu dem Zweck bereitgestellt werden, ansprechend auf eine Änderung der Motorbelastung eine konstante Motordrehzahl zu halten. Beim vorliegenden Beispiel gibt es zwei Rotorbefehle, die eine Änderung der Motorbelastung hervorrufen, von denen der erste eine Änderung der kollektiven Rotorblattstellung ist, und der zweite eine Änderung des zyklischen Rotorblattwinkels oder der zyklischen Rotorblattneigung ist.
- Der Lastvorhersage-Trimmsignal-Beitrag in Abhängigkeit der kollektiven Steuerung und der Motor-UPM-Steuerung werden auf eine Drosselklappen-Kennwertfunktion 465 gegeben. Die Drosselklappen-Kennwertfunktion 465 enthält eine Kennlinienkarte der getrimmten Drosselklappenstellungen für eine Reihe von Motordrehzahlen und eine Reihe von kollektiven Trimmungen (Kollektiv-Prozent). Die Drosselklappenkarte 465 generiert den vorhergesagten angenäherten Drosselklappenstellungs- Trimmwert, der erforderlich ist für die jeweilige Kombination aus vorgegebener Motordrehzahl und kollektiver Rotorblatteinstellung. Die Karte macht Gebrauch von einer linearen Interpolation, um die Drosselklappenstellungen für solche Kombinationen aus vorgegebener Motordrehzahl und kollektiver Einstellung zu ermitteln, die nicht explizit in der Karte definiert sind. Das Kartierungsverfahren fungiert als Kollektivsteuerungs- und Motordrehzahlsteuerungs-Vorhersager und macht es möglich, daß das Motordrehzahl-Haltesteuersystem rasch die gewünschte Trimmung erreicht, während ein Pumpen oder ein Nacheilen anspre chend auf eine Änderung des kollektiven Befehls oder eine Änderung der Motor-UPM minimiert wird. Das Ausgangssignal der Drosselklappen-Kennwertfunktion 465 wird über eine Leitung 467 auf einen Summierpunkt 460 gegeben.
- Der andere Eingang des Summierpunkts 460 ist ein Lastvorhersage- Trimmsignal-Beitrag, der auf zyklischen Befehlen basiert. Es wurde herausgefunden, daß die in Abhängigkeit eines zyklischen Befehls erforderliche Drosselklappen-Vorhersage durch eine im allgemeinen lineare Funktion modelliert werden kann; deshalb wird eine Verstärkungsfunktion 470 dazu verwendet, einen zyklischen Blattverstellbefehl auf einer Leitung 472 (der von der Bedienstation kommt) umzusetzen in einen Lastvorhersage-Trimmsignal-Beitrag auf einer Leitung 474, der auf den Summierpunkt 460 gegeben wird. Der zyklische Blattverstellbefehl auf der Leitung 472 macht Gebrauch von der gesamten zyklischen Blattverstellung, wie sie als Eingangsgröße durch die Nick- und Rollsteuerachsen vorgegeben wird. Der zyklische Blattverstell-Vorhersager reduziert Motordrehzahlschwankungen, die auf Änderungen der vorgegebenen zyklischen Blattverstellung am Rotorsystem zurückzuführen sind. Das Ausgangssignal des Summierpunkts 460 wird über eine Leitung 478 an einen Ausgangssignal-Begrenzer 480 gegeben. Der Ausgangssignal-Begrenzer stellt sicher, daß der Drosselklappenbefehl seinen Arbeitsbereich von z. B. 0% bis 100%, nicht überschreitet.
- Das Ausgangssignal des Begrenzers 480 ist der Motordrehzahlhalte- Drosselklappenstellungsbefehl (End-Motortrimmsignal) auf einer Leitung 485, der an den Drosselklappenservo 427 gegeben wird. Der Großteil des End-Motortrimmsignals wird durch die Lastvorhersage-Trimmsignale bereitgestellt, um dadurch eine Motordrehzahl-Befehlsvorhersage ansprechend auf eine Änderung der Motorlast zu schaffen, damit das Motordrehzahl-Haltesteuersystem in der Lage ist, die gewünschte Trimmung rasch zu erreichen und zu halten, während ein Pumpen und/oder Nacheilen des Motors minimiert wird. Die Vorteile der zyklischen oder kollektiven Vorhersage bestehen darin, daß das Drosselklappenservo unmit telbar basierend auf Vorgabe-Eingangsgrößen für die richtige Drosselklappenstellung angewiesen wird. Obschon eine Drosselklappen-Kennwertfunktion 465 dazu dient, ansprechend auf kollektive und Motor- UPM-Befehle zu arbeiten, und der zyklische Befehl über eine Kalibrier- oder Verstärkungsfunktion 470 angelegt wird, sieht der Fachmann, daß der Typ der erhaltenen Vorhersage basiert auf dem Ansprechverhalten des Motors auf die interessierende Last. In gewissen Anwendungsfällen ist der zyklische Beitrag möglicherweise so gering, daß er vernachlässigbar ist und nicht benötigt wird. Obschon die Drosselklappen-Kennwertfunktionen für die kollektive/Motor-UPM-Steuerung als Exponentialfunktionen dargestellt sind, hängt die spezielle Form der Funktion ab vom Ansprechverhalten des Motors auf Änderungen der interessierenden Last.
- Die Motordrehzahlfehler-Verstärkung ist dargestellt als abhängig lediglich von der Änderung des kollektiven oder prozentualen kollektiven Befehls, anschließend erfolgt eine Beschränkung basierend auf der Motordrehzahl. Der Fachmann sieht allerdings, daß die Verstärkung der Motordrehzahlabweichung eine Funktion der Gesamtmotorlast sein kann, oder aber, wie im vorliegenden Beispiel, der Motorlast, welche den primären oder überwiegenden Beitrag leistet.
Claims (12)
1. Automatisches Motordrehzahl-Haltesteuersystem (430) in einem
Fluggerät mit mindestens einem Rotor (410) zum automatischen
Steuern der Drehzahl eines Motors (420), der den mindestens einen
Rotor als mindestens eine Last (410) aufweist, umfassend:
- eine zyklische Blattverstell- und/oder kollektive Blattverstell-
Steuereinrichtung zum Ändern der Rotorblattstellung des Rotors
(410), die eine Einrichtung (ZYKLISCHE STEUERUNG,
KOLLEKTIVE STEUERUNG) darstellt, um Laststeuersignale
(449, 472) zum Steuern der Beaufschlagung des Motors mit der
mindestens einen Last bereitzustellen;
- eine Motorsteuereinrichtung zum Liefern eines
Motortrimmsignals (48S), kennzeichnend für einen Kraftstoffstrom, der
erforderlich für den Motorbetrieb bei einer
Soll-Trimmgeschwindigkeit ist, und zum Zumessen eines Kraftstoffstroms
zu dem Motor abhängig von dem Motortrimmsignal;
- eine Einrichtung, die auf die Laststeuersignale (465, 470)
anspricht, um vorausschauende Trimmsignale (467, 474)
bereitzustellen, kennzeichnend für den voraussichtlichen
Kraftstoffstrom, wie er erforderlich ist, um den Motorbetrieb bei der
Soll-Trimmgeschwindigkeit ansprechend auf die
Laststeuersignale aufrechtzuerhalten; und
- wobei die Motorsteuereinrichtung eine Einrichtung (460)
aufweist, um das Motortrimmsignal (48S) mit einer Vorhersage-
Trimmkomponente ansprechend auf die
Vorhersage-Trimmsignale (467, 474) zu liefern.
2. System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:
- eine Einrichtung (MOTORDREHZAHLSTEUERUNG) zum
Bereitstellen eines Soll-Trimmsignals (440), das die gewünschte
Trimmdrehzahl angibt;
- eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals
(434, 436), welches die Drehzahl des Motors angibt;
eine auf die Soll-Trimmdrehzahl und das Motordrehzahlsignal
ansprechende Drehzahlfehlereinrichtung (438) zum Bereitstellen
eines Motordrehzahlfehlersignals (444), welches die Differenz
zwischen den beiden Werten angibt;
- eine Drehzahlfehler-Verstärkungseinrichtung (450), die auf die
Laststeuersignale (449) anspricht, um ein Motordrehzahlfehler-
Verstärkungssignal (448) basierend auf der derzeitigen
Motorbelastung zu liefern, welches kennzeichnend für eine
planmäßige Verstärkung ist; und
- wobei die Motorsteuereinrichtung auf das
Motordrehzahlfehlersignal und das Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignal
anspricht, um das Motortrimmsignal bereitzustellen.
3. System nach Anspruch 2, weiterhin umfassend eine Einrichtung
(451), die auf das Motordrehzahlsignal und das
Drehzahlfehlerverstärkungssignal anspricht, um den Betrag des
Drehzahlfehlerverstärkungssignals basierend auf der derzeitigen Motordrehzahl zu
beschränken.
4. System nach Anspruch 1, bei dem die Vorhersage-Trimmsignale
(474) bezüglich Änderungen der Laststeuersignale linear variieren.
5. System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:
- eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals
(434, 436), kennzeichnend für die Drehzahl des Motors; und
- wobei die auf die Laststeuersignale ansprechende Einrichtung
eine Nachschlagetabelle (465) aufweist, wobei die Vorhersage-
Trimmsignale aus der Nachschlagetabelle basierend auf den
Laststeuersignalen und dem Motordrehzahlsignal geholt werden.
6. System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:
- eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals
(434, 436), welches kennzeichnend für die Drehzahl des
Motors ist;
- wobei die auf das Laststeuersignal (465) ansprechende
Einrichtung eine Kennwertfunktion (465) für einen Kraftstoffstrom ist,
der erforderlich ist, um verschiedene Soll-Trimmdrehzahlen für
verschiedene Motorlasten aufrechtzuerhalten; und
- wobei die auf die Laststeuersignale ansprechende Einrichtung
den Wert der Vorhersage-Trimmsignale aus der
Kennwertfunktion basierend auf den Laststeuersignalen (449) und der Soll-
Trimmdrehzahl bereitstellt.
7. Verfahren zum automatischen Steuern der Drehzahl eines Motors
(420) in einem Fluggerät mit mindestens einem Rotor (410), der
mindestens eine Last darstellt, bei dem die Blattstellung der Blätter
des Rotors (410) durch eine zyklische Blattverstell- und/oder eine
kollektive Blattverstell-Steuereinrichtung, die Laststeuersignale
liefert, geändert werden kann, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Bereitstellen der Laststeuersignale (449, 472) zum Steuern der
Beaufschlagung des Motors mit den Lasten;
- Bereitstellen eines Motortrimmsignals (485), welches
bezeichnend ist für den Kraftstoffstrom, der für einen Motorbetrieb bei
einer Soll-Trimmgeschwindigkeit erforderlich ist;
- Zumessen eines Kraftstoffstroms zu dem Motor (426, 427, 429)
ansprechend auf das Motortrimmsignal;
- Bereitstellen von Vorhersage-Trimmsignalen (467, 474),
kennzeichnend für den vorhergesagten Kraftstoffstrom, der
erforderlich ist, um den Motorbetrieb bei der
Soll-Trimmgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ansprechend auf die Laststeuersignale;
und
- Bereitstellen des Motortrimmsignals (485) mit einer
Vorhersage-Trimmkomponente ansprechend auf die
Vorhersage-Trimmsignale.
8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Soll-Trimmsignals (440), kennzeichnend für
die Soll-Trimmdrehzahl;
- Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals (436), welches der
Drehzahl des Motors entspricht;
- Ermitteln eines Motordrehzahl-Fehlersignals (444), bezeichnend
für die Differenz zwischen der Soll-Trimmdrehzahl und dem
Motordrehzahlsignal;
- Ermitteln eines Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignals (448)
basierend auf dem Betrag der Laststeuersignale; und
- Bestimmen des Betrags des Motortrimmsignals (485) als das
Produkt aus dem Motordrehzahl-Fehlersignal und dem im
Betrag begrenzten Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignal.
9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend den Schritt des
Beschränkens (451) des Betrags des
Motordrehzahlfehler-Verstärkungssignals anhand des Motordrehzahlsignals.
10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Vorhersage-Trimmsignale
(474) bei Änderungen der Laststeuersignale linear variieren.
11. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals (436), kennzeichnend
für die Drehzahl des Motors; und
- Ermitteln des Werts des Vorhersage-Trimmsignals aus einer
Nachschlagetabelle (465), basierend auf den Laststeuersignalen
und dem Motordrehzahlsignal.
12. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Motordrehzahlsignals (436), bezeichnend für
die Drehzahl des Motors;
- Bereitstellen einer Kennwertfunktion (465) bezüglich des
erforderlichen Kraftstoffstroms zur Aufrechterhaltung verschiedener
Soll-Trimmdrehzahlen für unterschiedliche Motorlasten;
- Speichern der Kennwertfunktion; und
- Bereitstellen des Werts des Vorhersage-Trimmsignals (467) aus
der Kennwertfunktion basierend auf den Laststeuersignalen und
dem Motordrehzahlsignal.
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