DE2250219A1 - FLIGHT CONTROLLER FOR CONTROLLING THE AIRWAY AND AERODYNAMIC FLOW CONDITION - Google Patents
FLIGHT CONTROLLER FOR CONTROLLING THE AIRWAY AND AERODYNAMIC FLOW CONDITIONInfo
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Description
Flugregler zur Regelung von Flugbahn und aerodynamischem Strömungszustand Die Erfindung betrifft einen Flugregler zur Regelung von Flugbahn und aerodynamischem Strömungszustand (z.B. Fluggeschwindigkeit oder Anstellwinkel) mit Meß-einrichtungen für Flugzeugposition und aerodynamischen Strömungszustand und Vergleichs einrichtungen zum Vergleichen dieser Größen mit Führungsgrößen und zur Bildung von Regelabweicungssignalen, Meßeinrichtungen für die Flugzeugdynamik (Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit) und Stellgliedern für Schub und Höhenruder. Flight controller for regulating flight path and aerodynamic flow condition The invention relates to a flight controller for controlling trajectory and aerodynamics Flow condition (e.g. airspeed or angle of attack) with measuring devices for aircraft position and aerodynamic flow condition and comparison facilities to compare these variables with reference variables and to generate control deviation signals, Measuring devices for aircraft dynamics (acceleration and angular velocity) and actuators for thrust and elevator.
Bei üblichen Flugreglern sind getrennte Regelsysteme für den aerodynamischen Strömungszustand, z.B. die luggeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft, und fur die Flugbahn vorgesehen. Die Fluggeschwindigkeit wird z.B.Common flight controllers have separate control systems for the aerodynamic State of flow, e.g. the speed of sighting in relation to the surrounding air, and intended for the flight path. The airspeed is e.g.
über den Staudruck gemessen und mit einer Führungsgröße verglichen. Das Regelabweichungssignal beaurschlagt in einem Vortriebsregler ein Stellglied für die Gasdrossel und bewirkt so eine Veränderung des Triebwekschubs in einem der Fluggeschwindigkeits- Regelabweichung entgegenwirkenden Sinne. Vollstandig unabhängig davon arbeitet das Regelsystem für die Slugbahnregelung. Dieses enthält eine Meßeinrichtung für die Position des Flugzeuges, z.B. einen Höhenmesser. Das so erhaltene Signal wird mit eim: Führungsgröße verglichen und das so gebildete Regelabweichungssignal beaufschlagt einen Autopiloten, der über einen Stellmotor z.B. auf das Höhenruder einwirkt. 3ei einer Höhen-Regelab weichung wird dann das Höhenruder betätigt, so daß das Flugzeug in Steig- oder Sinkflug übergeht und damit die Regelabweichung korrigiert.Measured via the dynamic pressure and compared with a reference variable. The control deviation signal acts on an actuator in a propulsion controller for the gas throttle and thus causes a change in the engine thrust in one of the Airspeed control deviation counteracting meaning. Completely independent of this, the control system for the slug track control works. This contains a measuring device for the position of the aircraft, e.g. an altimeter. The signal thus obtained is compared with eim: reference variable and the system deviation signal formed in this way acts on an autopilot which, via a servomotor, acts on the elevator, for example acts. If there is an altitude deviation, the elevator is then operated, see above that the aircraft goes into climb or descent and thus the control deviation corrected.
Es ist weiterhin bekannt auf den Vortriebaregler und den Autopiloten zusätzlich Zustandsvariablen aufzuschalten, um das Regelverhalten zu verbessern, So wird beispielsweise bei einem bekannten Vortriebsregler dem Regelabweichungssignal das Signal von einem Längsbeschleunigungsmesser entgegengeschaltet, um die Schubruhe zu verbessern. Wenn nämlich das Flugzeug eiwBö von vorn erfährt, so daß sich vorAbergehend die Relativgeschwindigkeit zwischen Flugzeug und umgebender Luft erhöht, so wird damit gleichzeitig das Flugzeug gegen Grund verzögert, so daß also ein negatives Beschleunigungssignal entsteht. Man kann diese Signale so aufeinander abstimmen, daß sie sich kompensieren und der Regler auf solche ßöen - öhnlicgh wie der menschliche Pilot - nicht mit einer Gasdrosselverstellung reagiert ( PS 1 190 199 ).It is also known on the propulsion controller and the autopilot to connect additional status variables to improve the control behavior, For example, in a known propulsion controller, the control deviation signal the signal from a longitudinal accelerometer counteracted to the thrust smoothness to improve. Namely, when the aircraft experiences a gust of wind from the front, so that it is temporary the relative speed between the aircraft and the surrounding air is increased with that at the same time Plane delayed against ground, so that a negative acceleration signal arises. You can put these signals on top of each other agree that they compensate and the controller to such ßöen - öhnlicgh as the human pilot - does not react by adjusting the throttle (PS 1 190 199).
Es werden auch bei anderen Vortriebsreglern Längsbeschleunigungssignale aufgeschaltet, um eine Dämpfung der Regelung zu erhalten, woberi das Längsbeschleunigungssignal die sonst schwer zu bildende Zeitableitung des Geschwindigkeitssignals ersetzt. Auf einen Autopiloten new. den Stellmotor nur das Höhenruder wird beispielsweise zur Dämpfung ein von einem Wendekreisel abgegriffenes, der Nickwinkelgeschwindigkeit proportionales Signal aufgeschaltet.There are also longitudinal acceleration signals with other propulsion regulators switched on in order to obtain a damping of the regulation, woberi the longitudinal acceleration signal replaces the time derivative of the speed signal, which is otherwise difficult to form. On an autopilot new. the servomotor only the elevator is for example for damping, a pitch angle speed that is tapped from a rate gyro proportional signal applied.
Diese bekannten Flugregler bzw. Vortriebsregler und Autopiloten haben den Nachteil, daß die apparatenmäßig getrennten Regelsysteme für fluggeschwindigkeit oder dergleichen und Flugbahn über das Verhalten des Flugzeuges miteinander verkoppelt sind. Ein SingrifI in dem einen Regelsystem bewirkt eine Störung in dem anderen und umgekehrt Es ist aus der modernen Regelungstheorie bekannt, daß man eine optimale Regelung erhält, wenn sämtliche fur das Verhalten der Regelstrecke relevanten Zustandvariablen auf sämtliche vorhandenen Stellglieder in geeigneter Linerakomizinatiorl aufgeschaltet sind. In der Praxis ist diese theoretische Forderung jedoch meist nicnt realisierbar, weil bei komplexen Regel systemen die Anzahl der zu berucksichtigenden Zustandsvariablen zu groß wird und ein Teil dieser Zustandsvariablen nicht ohne weiteres meßbar ist.These known flight controllers or propulsion controllers and autopilots have the disadvantage that the apparatus-wise separate control systems for airspeed or the like and trajectory coupled to one another via the behavior of the aircraft are. A singular in one control system causes a disturbance in the other and vice versa It is known from modern control theory that an optimal Control receives when all state variables relevant to the behavior of the controlled system connected to all existing actuators in a suitable linerakomizinatiorl are. In practice, however, this theoretical requirement is usually not feasible, because in the case of complex rule systems, the number of those to be taken into account State variables become too large and some of these state variables are not without further is measurable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugregler zur genauen Regelung von Flugbahn und aerodynamischem Strömungszustand (z.B. Flugbahngeschwindigkeit, Anstellwinkel oder Auftriebsbeiwert) zu schaffen.The invention is based on the object of a flight controller for precise Control of flight path and aerodynamic flow condition (e.g. flight path speed, Angle of attack or lift coefficient).
Erfindungsgemäß wird ein Flugregler der eingang erwähnten Art so ausgebildet, daß aus den Regelabweichungssignalen regeltechnische Zustandsvariable durch direkte Messung, Filterung (Beobachtungsfilter) oder Modeilnachbildung erzeugt werden und daß jede dieser Zustandsvariablen auf jeden der Stellmotore aufgeschaltet ist.According to the invention, a flight controller of the type mentioned is designed so that that from the control deviation signals control technology state variables through direct Measurement, filtering (observation filter) or model simulation can be generated and that each of these state variables is switched to each of the servomotors.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich die für die Regelung von Flugbahn und aerodynamischem Strömungszustand bei einem Flugzeug relevanten regeltechnischen Zustandsvariablen in einer für die genaue Regelung ausreichenden Auswahl entweder direkt messen oder aus den gemessenen Größen gewinnen lassen und somit ein integrierter Flugregler geschaffen werden kann, der Flugbahn und aerodynamischen Strömungszustand gleichzeitig in einer gewünschten Weise zu regeln gestattet.The invention is based on the knowledge that for the regulation of flight path and aerodynamic flow condition in an aircraft are relevant control-related state variables in a level that is sufficient for precise control Either measure the selection directly or obtain it from the measured values and thus an integrated flight controller can be created, trajectory and aerodynamic Allowed to regulate the flow state at the same time in a desired manner.
Vorteilhafterweise ist jede der Zustandsvariablen außerdem auf einen Stelimotor für einen Spoiler zur direkten Auftriebsregelung aufgeschaltet. Es stehen dann also drei Stellmotore zur Verfügung, die von sämtlichen gebildeten Zustandsvariablen in geeigneter Linearkombination angesteuert werden.Advantageously, each of the state variables is also on one Actuating motor for a spoiler for direct lift control. There are then three servomotors for Disposal made by all educated State variables can be controlled in a suitable linear combination.
Wesentlich für die Erfindung ist eine geeignete Auswahl der regeltechnischen Zustandsvariablen so, daß einerseits eine gute Regelung von Flugbahn und aerodynamischem Strömungszustand gewährleistet ist und andererseiX die für die Regelung verwendeten Zustandsvariablen auch tatsächlich gemessen oder gewonnen werden können. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, daß die nachstehenden regeltechnischen Zustandsvariablen gebildet und mit unterschiedlichen Faktoren jeweils auf sämtliche Stellmotore aufgeschaltet werden: ( a ) Regelabweichung (#α) des aerodynamischen Flugzustandes ( Anstellwinkels ob ) durch direkte Messung und Differenzbildung mit einer Führungsgröße, ( b ) Integral der Regelabweichung des aerodynamischen Flugzustandes (Jdt ) durch reine Integration dieser Regelabweichung, ( c ) Fluggeschwindigkeit ( u ) durch Me-ssung der Längsbeschleunigung ( b ) des Flugzeuges mittels eines Längsbeschleunigungsmessers und durch Pseudointegration derselben mit Elimination des stationären Endwertes über ein Hochpaß-Tiefpaß-Filter d) Zeitableitung der Fluggeschwindigkeit ( b ) aus der Längsbeschleunigung mit Elimination des stationären Endwertes über ein Hochpaßfilter ( e ) Winkelbeschleunigung um Nickachse ( gy ) durcn Messung der Winkelgeschwindigkeit (#y ) mittels eines Wendekreises und Pseudodifferentiation über ein Hochpaßfilter (f) Winkelgeschwindigkeit um die Nickachse (#y) durch direkte Messung mittels eines Wendekreisels (g) Nickwinkel (+p) durch Pseudointegration der der Winkelgeschwindigkeit (#y) ( h ) Vertikalgeschwindigkeit ( h ) über Komplementärfilter einmal durch Messung der Vertikalbeschleunigung ( h ) mittels eines Vertikalbeschleunigungsmessers und Pseudointegration derselben und zum anderen aus der Höhen-Regelabweichung durch Pseudodifferentiation über ein Hochpaßfilter, ( i ) Höhen-Regelabweidhung ( A h ) durch direkte Hokenmessung mittels eines Höhenmessers und Differenzbildung mit eineri?ührungsgröße, ( å ) Zeitintegral der Höhen-Regelabweichung (iA h dt ) durch reine Integration der letzteren.A suitable selection of the control state variables is essential for the invention so that, on the one hand, good control of the flight path and aerodynamic flow state is ensured and, on the other hand, the state variables used for the control can actually be measured or obtained. It has proven to be particularly advantageous that the following control-related state variables are formed and connected to all servomotors with different factors: (b) Integral of the control deviation of the aerodynamic flight condition (Jdt) by pure integration of this control deviation, (c) Airspeed (u) by measuring the longitudinal acceleration (b) of the aircraft using a longitudinal accelerometer and by pseudo-integration of the same with elimination of the stationary final value over a High-pass-low-pass filter d) Time derivative of the airspeed (b) from the longitudinal acceleration with elimination of the stationary end value via a high-pass filter (e) Angular acceleration around the pitch axis (gy) by measuring the angular velocity (#y) by means of a turning circle and pseudodifferentiation via a high-pass filter (f) Angular velocity around the pitch axis (#y) through direct measurement using a rate gyro (g) Pitch angle (+ p) through pseudo integration that of the angular velocity (#y) (h) vertical velocity (h) via complementary filter on the one hand by measuring the vertical acceleration (h) by means of a vertical accelerometer and pseudo integration of the same and on the other hand from the height control deviation by pseudo differentiation via a high-pass filter, (i) height control deviation (A h) by direct hook measurement by means of an altimeter and difference formation with a guide variable , (å) Time integral of the height control deviation (iA h dt) through pure integration of the latter.
Der Höhenruderausschlag kann nicht direkt gemessen werden.The elevator deflection cannot be measured directly.
Es kann zwar gemessen werden, welche Stellbewegung der Höheruder-Stellmotor ausführt, der tatsächliche Höhenruderausschlag kann aber durch Lose, Elastizität und Schwingungen des Höhenruders von dem Stellmotorausgang stark verschieden sein. Es ist daher vorteilhaft, daß zusätzlich als Zustandsvariable der Höhenruderausschlag und dessen Zeitableitung aus dem Höhenruder-Stellmotorausgang mittels einer das Verhalten des Höhenruders nachbildenden Modellstrecke gebildet und in Linearkombination als Rückführung auf den Eingang des Höhenruder-Stellmotors aufgeschaltet sind.It can be measured which adjustment movement of the elevator servomotor but the actual elevator deflection can be influenced by slack, elasticity and vibrations of the elevator can be very different from the servomotor output. It is therefore advantageous that the elevator deflection is also used as a state variable and its time derivative from the elevator servomotor output by means of a das Behavior of the elevator simulating model route formed and in linear combination are connected as feedback to the input of the elevator servomotor.
Die Ruderwirksamkeit erhöht sich bekannt-lich mit dem Standruck. Um dem Rechnung zu tragen, ist vorteilhafterweise dem Höhenruder-Stellmotor ein von einem Staudrucksignal beaufschlagter Rechner zur Berücksichtigung der mit erhöhtem Staudruck vergrößerten Ruderwirksamkeit vorgeschaltet. Es sind die Rückführsignale von der Modellstrecke sowie die Anstellwinkel-Regelabweichung und deren Integral unmittelbar auf den Stellmotor aber die anderen Zustandsvariablen auf den Eingang des Rechners geschaltet.As is well known, the rudder effectiveness increases with the standing pressure. Around To take this into account, the elevator servomotor is advantageously one of a back pressure signal applied computer to take into account the increased Dynamic pressure upstream of increased rudder effectiveness. It's the feedback signals of the model route as well as the angle of attack control deviation and its integral directly to the servomotor but the other state variables to the input of the computer.
Generell ist es vorteilhaft, daß aus den Regelabweichungssignalen und den Flugzeugdynamik-Signalen regeltechnische Zustandsvariablen gebildet werden, welche den regeltechnischen Zustand des Flugzeuges wenigstens teilweise redundant beschreiben. Es erfolgt dann auch bei einer Störung in einem Kanal ein Regeleingriff in der richtigen Richtung über eine andere Zustandsvariable.In general, it is advantageous that from the system deviation signals and the aircraft dynamics signals, control-related state variables are formed, which at least partially redundant the technical control status of the aircraft describe. Control intervention then takes place even in the event of a fault in a channel in the right direction via another state variable.
Als redundante Zustandsvariable kann der knickwinkel # 2 aus gemessenem Anstellwinkel ob, Vertikalgeschwindigkeit h und Fluggeschwindigkeit u nach der Beziehung 2 u gebildet werden.The articulation angle # 2 from measured Angle of attack ob, vertical speed h and airspeed u according to the relationship 2 u are formed.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert: Die Zeichnung zeigt ein Signalflußbild eines nach der Erfindung ausgebildeten integrierten Flugreglers.The invention is referred to below using an exemplary embodiment explained in more detail on the associated drawing: The drawing shows a signal flow diagram an integrated flight controller designed according to the invention.
Der Flugregler nach der Erfindung enthält einen Anstellwinkelmeßgeber 10, Beschleunigungsmesser für Längsbeschleunigung t und Vertikalbeschleunigung h , welche durch den Block 12 dargestellt sind, einen Wendekreisel 14 zur Messung der Nickwinkelgeschwindigkeit sowie einen Höhenmesser 16. Der gemessene Anstellwinkel α wird bei 18 mit einem Sollwert >soll von einem Sollwertgeber 20 verglichen und ein Regelabweichungssignal 8 α gebildet. Entsprechend wird das Höhenmessersignal h mit einem Sollwert hsoll von einem Sollwertgeber 22 im Punkte 24 verglichen und es wird ein Höhen-Regelabweichungssignal h gebildet.The flight controller according to the invention contains an angle of attack sensor 10, accelerometer for longitudinal acceleration t and vertical acceleration h , which are represented by the block 12, a rate gyro 14 for measurement the pitch angle speed and an altimeter 16. The measured angle of attack At 18, α is compared with a setpoint value> setpoint by a setpoint generator 20 and a control deviation signal 8 α is formed. The altimeter signal is accordingly H with a setpoint hsoll from a setpoint generator 22 in the point 24 compared and an altitude control deviation signal h is formed.
Es sind weiterhin drei Stellmotore vorgesehen, nämlich ein Schub-Stellmotor 26, durch welchen eine Verstellung der Gasdrossel erfolgt, ein Höhenruderstellmotor 28 zur Verstellung des Höhenruders und einem Spoilerstellmotor 30, durch welchen ein Spoiler der Tragfläche verstellt wird, der den direkten Auftrieb beeinflußt. Dem Höhenruderstellmotor 28 ist ein Rechner 32 vorgeschaltet, der von einem Staudrucksignal beaufschlagt ist und eine Division durch den Staudruck vornimmt. Hierdurch soll die mit erhöhtem Staudruck (erhöhter Fluggeschwindigkeit) vergrößerte Ruderwirksamkeit des Höhenruders berücksichtigt werden.There are also three servomotors provided, namely a thrust servomotor 26, through which an adjustment of the gas throttle takes place, an elevator servomotor 28 for adjusting the elevator and a spoiler actuator 30, through which a spoiler of the wing is adjusted, which affects the direct lift. The elevator servomotor 28 is preceded by a computer 32, which receives a dynamic pressure signal is acted upon and performs a division by the back pressure. This is supposed to the increased rudder effectiveness with increased dynamic pressure (increased airspeed) of the elevator must be taken into account.
Dem Spoiler-Stellmotor ist ein Hochpaßfilter 34 vorgeschaltet.A high-pass filter 34 is connected upstream of the spoiler servomotor.
Da Spoiler oder Auftriebsklarpen nur in einem vorgegeben Arbeitsbereich arbeiten sollen und nur zwei Führungsgrößen soll' hsoll vorliegen, muß der stationäre Zustand aller Signale zur direkten Auftrie.bsregelung über ein Hochpaßfilter 34 eliminiert werden. Der Ausgang des Höhenruderstellmotors 28 ist #. Aus den Meßgrößen 4 u, h, g y und th werden eine Reihe Zustandsvariable gebildet. Dies geschieht mittels eines "Pseudobeobachters", der generell mit 34 bezeichnet ist. Diesem Pseudobeobachter 34 wird an einem Eingang 36 außerdem der Ausgang des Höhenruder-Stellmotors 28 in Gestalt eines Signals 1 aufgeschaltet. Die von dem Pseudobeobachter 34 gelieferten Zustandsvariablen sind folgende: (a) Die Regelabweichung #α des Anstellwinkels, die im Punkte 18 durch Differenzbildung aus dem Sollwert αsoll und dem gemessenen Anstellwinkel α wird.Since spoilers or buoyancy clearing only in a given work area should work and only two reference variables should be present, the stationary one must Status of all signals for direct supply control via a high-pass filter 34 be eliminated. The output of the elevator servomotor 28 is #. From the measurands 4 u, h, g y and th a number of state variables are formed. This is done by means of a "pseudo observer", generally designated 34. That pseudo-observer 34 is also the output of the elevator servomotor 28 at an input 36 in Form of a signal 1 switched on. The ones supplied by the pseudo observer 34 State variables are as follows: (a) The control deviation # α of the angle of attack, that in point 18 by forming the difference between the target value αsoll and the measured one Angle of attack α is.
(b) Das Integral der Anstellwinkel-Regelabweichung ##αdt, welches aus dem Punkte a 18 gebildeten Wert von #α mittels eines reinen Integrators 38 gebildet wird.(b) The integral of the angle of attack control deviation ## αdt, which Value of # α formed from point a 18 by means of a pure integrator 38 is formed.
( c ), Die Flugzeuggeschwindigkeit u. Diese wird aus der Längsbeschleunigung t mittels einer Pseudointegration über ein Hochpaßfilter 40 und ein Tiefpaßfilter 42 mit Elimination des stationären Endwertes gewonnen.(c), The aircraft speed and this is derived from the longitudinal acceleration t by means of a pseudo-integration via a high-pass filter 40 and a low-pass filter 42 obtained with elimination of the stationary end value.
( d ) Die Zeitableitung der Fluggeschwindigkeit. Diese wird aus der von dem Beschleunigungsmesser 12 gelieferten Längsbeschleunigung bei Elimination des stationären Endwertes über das Hochpaßfilter 40 gewonnen.(d) The time derivative of the airspeed. This is made from the longitudinal acceleration provided by accelerometer 12 upon elimination of the stationary end value obtained via the high-pass filter 40.
(e) Die Winkelbeschleunigung um die Nickachse #y. Diese wird aus dem Winkelgeschwindigkeitssignal #y des Wendekreiseis 14 durch Pseudodifferentiation mittels eines Hochpaßfilters 44 gewonnen.(e) The angular acceleration about the pitch axis #y. This is from the Angular velocity signal #y of the tropics 14 by pseudodifferentiation obtained by means of a high-pass filter 44.
( f ) Der Knickwinkel # . Dieser wird ebenfalls aus dem Winkelgeschwindigkeitssignal #y durch Pseudonintegration über ein Filter 46 abgeleitet.(f) The kink angle #. This is also derived from the angular velocity signal #y derived by pseudo integration via a filter 46.
( g ) Die Vertikalgeschwindigkeit h. Diese wird auf zweifache Weise gewonnen, nämlich einmal aus der Vertikalbeschleunigung h und zum anderen aus dem im Punkt 24 gebildeten Höhen-Regelabweichungssignal 4 h. Diese beiden Signale werden über zueinander komplementäre Filter 48 bzw. 50 im Punkt 52 miteinander verknüpft, und zwar nach folgender Beziehung: s 1 ..(g) The vertical speed h. This is done in two ways obtained, namely, on the one hand from the vertical acceleration h and on the other hand from the Height control deviation signal 4 h formed in point 24. These two signals will be linked to one another via mutually complementary filters 48 and 50 at point 52, according to the following relationship: s 1 ..
h h = 1 + Ts #h + Ks 21 + Ts s + Ks² 1 + Ks = #h = s h 1 + Ts 1 + Ts Mit K = T wird h = s#h Es wird auf diese Weise der Einfluß des Rauschens auf das h -Signal vermindert.h h = 1 + Ts #h + Ks 21 + Ts s + Ks² 1 + Ks = #h = s h 1 + Ts 1 + Ts With K = T becomes h = s # h It becomes in this way the influence of the noise on the h signal is reduced.
( h ) Die Höhenregelabweichung wird direkt im punkt 24 aus der vom Höhenmesser 16 gemessenen Höhe h und der vom Sollwertgeber 22 gelieferten Sollhöhe hsoll durch Differenzbildung gebildet.(h) The height control deviation is calculated directly at point 24 from the from Altimeter 16 measured height h and the target height supplied by the setpoint generator 22 hsoll formed by forming the difference.
( i ) Das Zeitintegral der HöhenregelabweichungJ A h dt wird aus dem Signal A h im Punkte 24 durch reine Integration mittels des Integrators 54 gewonnen.(i) The time integral of the height control deviation J A h dt is derived from the Signal A h obtained at point 24 by pure integration by means of integrator 54.
(j) Aus dem Ausgangssignal # des Höhenruder-Stellmotors 28, welches dem Pseudobeobachter 34 über den Eingang 36 zugeführt wird, werden mittels einer das Verhalten des Höhenruders nachbildenden Modellstrecke 56 der Ruderausschlag # und dessen Zeitableitung # gebildet.(j) From the output signal # of the elevator servomotor 28, which is fed to the pseudo observer 34 via the input 36, are by means of a the behavior of the elevator model track 56 the rudder deflection # and its time derivative # formed.
Das Höhenrudermodell kann beispielsweise als Schwinger zweiter Ordnung ausgebildet sein, der durch Hintereinanderschaltung zweier Tiefpaßfilter 58 und 60 mit entsprechender Rückführung gebildet wird, wobei das Signal für den Höhenruderausschlag 4 am Ausgang des Filters 60 und das Signal für die Höhenruder-Laufgeschwindigkeit # zwischen den Filtern 58 und 60 abgegriffen wird. Es ergibt sich dann folgende Beziehung: mit = Höhenruderausschlag = = Ausgang des Höhenruder-Stellmotors D = Dämpfung des Höhenrudersystems = = Eigenfrequenz des Höhenrudersystems 0 Die so erhaltenen 12 Zustandsvariablen werden linear auf die Stellmotore mit Verstärkungsfaktoren kiγ zurückgeführt.The elevator model can, for example, be designed as a second-order transducer, which is formed by connecting two low-pass filters 58 and 60 in series with appropriate feedback, with the signal for the elevator deflection 4 at the output of the filter 60 and the signal for the elevator running speed # between the filters 58 and 60 is tapped. The following relationship then results: with = elevator deflection = = output of the elevator servomotor D = damping of the elevator system = = natural frequency of the elevator system 0 The 12 state variables thus obtained are linearly traced back to the servomotors with amplification factors kiγ.
Dabei erfolgt eine Rückführung der Zustandsvariablen # und # also des Höhenruderausschlages und der Höhenruderlaufgeschwindigkeit, sowie der Anstellwinkel-Regelabweichung # » und deren Integral unmittelbar auf den Eingang des Höhenruder-Stellmotors 28. Höhenruderausschlag und Höhenruderlaufgeschwindigkeit sind nur auf den Höhenruder-Stellmotor 28 zurückgeführt. Die übrigen Zustandsvariablen sind sämtlich auf sämtliche Stellmotore 26, 28, 30 rückgeführt und zwar im Falle des Höhenruder-Stellmotors auf den Eingang des vorgeschalteten Rechners 32 und im Falle des Spoiler-Stellmotors auf den Eingang des vorgeschalteten Filters 34.The status variables # and # are thus fed back the elevator deflection and the elevator run speed, as well as the angle of attack control deviation # »And its integral directly to the input of the elevator servomotor 28. Elevator deflection and elevator speed are only available on the elevator servomotor 28 returned. The other state variables are all on all servomotors 26, 28, 30 returned, namely in the case of the elevator servomotor to the input of the upstream computer 32 and in the case of the spoiler servomotor to the input of the upstream filter 34.
Die Verstärkungsfaktoren für die Aufschaltung der einzelnen regeltechnischen
Zustandsvariablen auf die verschiedenen Stellmotore ergibt sich aus der nachstehenden
Rückführmatrix.
Rückführmatrix
Im vorliegenden Palle ist die Auswahl der verwendeten Zustandsvariablen so getroffen, daß 1. eine präzise Führung der Flugbahn, 2. eine präzise Regelung desaerodynamischen Strömungszustandes, 3. eine gute Stabilität, 4. eine gute Böenunterdrückung ( in Flugbahn, Aerodynamik und Schub ), 5. eine Elimination des Scherwindeinflusses, 6. eine einfache Realisierung der Zustandsvariablen, 7. eine weitgehende Redundanz, 8. eine Parameterunempfindlichkeit über einen weiten Xlugbereich und 9. eine frequenzmäßige Arbeitsteilung der verschiedenen Stellgrößen gewährleistet ist. Diese Gesichtspunkte lassen sich mit der vorliegenden Kombination von Zustandsvariablen hinreichend berücksichtigen. Redundanz der Zustandsvariablen bedeutet dabei, daß bestimmte Einflüsse mehrfach berUcksichtigt sind, so daß auch bei Störungen in einem Kanal immer noch eine Berücksichtigung dieses Einflusses in der Regelung erfolgt.In the present case is the selection of the status variables used taken in such a way that 1. precise guidance of the trajectory, 2. precise regulation aerodynamic flow condition, 3. good stability, 4. good gust suppression (in flight path, aerodynamics and thrust), 5. an elimination of the wind shear influence, 6. a simple implementation of the status variables, 7. extensive redundancy, 8. parameter insensitivity over a wide range and 9. a frequency-based division of labor of the various manipulated variables is guaranteed. These aspects can be addressed with the present combination of state variables take into account adequately. Redundancy of the status variables means that certain influences are taken into account several times, so that even with disturbances in one Channel, this influence is still taken into account in the regulation.
Bei hochfrequenten Vorgqngen gilt beispielsweise #y # # Da sowohl # am Ausgang des Höhenrudermodelles 56 als auch N -- beobachtet werden, erfolgt auf diese Weise eine redundante Beobachtung von # , was zu einer Erhöhung der Parameter-Unempfindlichkeit führt.In the case of high-frequency processes, #y # # Da both applies, for example # at the output of the elevator model 56 as well as N - are observed in this way a redundant observation of #, which leads to an increase in parameter insensitivity leads.
Der Nickwinkel 4 kann auch gebildet werden aus dem gemessenen Anstellwinkel d und den gewonnenen Zustandsgrößen ß und u nach der Beziehung =UThe pitch angle 4 can also be formed from the measured angle of attack d and the obtained state variables ß and u according to the relation = U
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2250219C2 (en) | 1983-02-03 |
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Legal Events
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
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