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Die
Erfindung betrifft ein System als Steuerhilfe zur Steuerung unbemannter
Luftfahrzeuge, wie ferngesteuerte Flugkörper und insbesondere auch für Hubschrauber
oder andere Drehflügler,
schwebende Drohnen und Modellflugzeuge.
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Die
Steuerung solcher Flugkörper
ist aus mehreren Gründen
schwierig und nur geübten
Piloten möglich.
Luftfahrzeuge reagieren aufgrund ihres normalen Flugverhaltens,
welches die Steuersignale integriert, verzögert. Jede zur Lenkung eingenommene
nicht-neutrale Fluglage, etwa eine Roll- oder Nick-Neigung, muss
durch einen wohldosierten Gegenausschlag am Geber aktiv zurückgesteuert
werden. Der Gegenausschlag hat so zu erfolgen, dass das Produkt
aus Dauer und Auslenkung dem ursprünglichen Ausschlag entspricht.
Damit wird die gesteuerte Neigung zurückgenommen und eine neutrale
Fluglage wiederhergestellt. Dies erfolgt üblicherweise durch den Piloten,
wodurch ein Regelkreis entsteht. Hierfür ist jedoch Training und ständige Sichtkontrolle
erforderlich. Größere Sicht-Abstände erschweren
die Steuerung zusätzlich.
Befindet sich ein Hubschrauber senkrecht über dem Piloten, ist ein Still-Schweben
sogar unmöglich,
da nur stärkere
Neigungen sichtbar sind. Die Kontrolle der Neigung ist besonders
wichtig. Jede bestehende Neigung wird in eine Flugbahn mit stetig
wachsender Geschwindigkeit umgesetzt. Lage-Stabilisierungen und Autopiloten können diese
Probleme zwar lösen,
sind aber wegen der Mess-Instrumente oft aufwändig.
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Die
US 4,030,011 A beschreibt
ein System zur Höhenruder-Steuerung,
welches verschiedene Steuerverhalten (response characteristics)
erzeugt, ohne dass diese umgeschaltet werden müssen, und welche eine Regelung
mittels einem vertikalen Beschleunigungssensor
16, einem
Fahrtwind-Sensor
38 und einem Nick-Raten-Sensor
18 beinhaltet.
Hierbei wird dem Höhenruder
unter anderem ein vom Knüppelsignal
abgeleiteter gefilterter Anteil beigemischt, wobei diese Filterung
28 einerseits
einen tiefpassgefilterten Anteil und parallel dazu einen hochpassgefilterten
und dann je nach gemessenem Fahrtwind amplitudenbegrenzten Anteil
zusammenmischt.
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Die
nächstliegende
US 4,741,501 A beschreibt
ein System der vertikalen Pitch-Hubschraubersteuerung zur Unterdrückung vertikaler
Schwingungen, wie sie beim Tragen schwerer Lasten über elastische
Seile auftreten können,
wenn sich eine Pilotenreaktion aufschaukelt. Hierzu wird ein Pitch-Steuersignal
hochpassgefiltert und das gefilterte Signal im Falle erkannter Oszillationen
vom normalen Signalpfad subtrahiert, so dass die raschen Signal-Anteile,
welche die Oszillation erzeugen und den Hochpass passiert haben,
vermindert werden.
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Die
US 3,814,911 A beschreibt
eine Funk-Navigation, bei der ein Navigationscomputer
20 elf
Signal Y einer Bahnabweichung gegenüber einer durch Funkfeuer festgelegten
Bahn ausgibt (cross track error). Dieses Mess-Signal wird durch
ein Hochpassfilter geleitet und in einer Regelung einbezogen.
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Die
genannten Verfahren bieten keine Lösung der eingangs genannten
Probleme.
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Die
DE 102 58 545 A1 beschreibt
ein Stabilisierungssystem für
Flugkörper,
welches die Flugbewegung mittels einer Abbildung des Bodens auf
einem optischen Verschiebungssensor misst und mit den Messwerten über einen
Regelkreis die Fluglage stabilisiert. Hierbei können Messwerte integriert und differenziert
werden. Bei ferngelenkten Flugkörpern können die
zur Regelung nötigen
Teile mitfliegen oder auch am Boden stehen und über Funkkontakt verbunden sein.
Dieses System bietet zwar eine Lösung
der genannten Probleme, ist aber wegen der erforderlichen Mess-Instrumente
aufwändig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Steuerhilfe zur Lösung der genannten Probleme
anzugeben, wobei aus einem Steuersignal ein Stellwert erzeugt werden
soll, der zum Ansteuern eines Stellgliedes, z.B. eines Servos, geeignet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
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Als
Hilfe zur Fernsteuerung von unbemannten Luftfahrzeugen und insbesondere
Hubschraubern, wird ein vom Piloten gegebenes Steuersignal hochpassgefiltert.
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Zur
Eingabe von Steuersignalen können
Geberelemente dienen, beispielsweise Steuerknüppel oder jede andere kontinuierlich
oder quasikontinuierlich wirkende Eingabemittel. Die Steuersignale
können
beispielsweise über
Funk vom Boden zum Luftfahrzeug übertragen
werden.
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Mindestens
ein Steuersignal wird einer Hochpassfilterung unterzogen, und das
hochpassgefilterte Signal wird dem Stellwert zugeführt oder
zumindest anteilsweise beigemischt. Diese Mischung kann direkt zu
dem betreffenden Stellglied geleitet werden. Anstelle des herkömmlichen
manuellen Steuersignals kann also ein aus diesem manuellen Steuersignal
abgeleitetes hochpassgefiltertes Signal verwendet werden. Die Hochpassfilterung
kann auch als Differenzierung nach der Zeit beschrieben werden.
Das Stellglied wird also aufgrund der vom Piloten gegebenen Steuer-Betätigung eine
Bewegung durchführen,
die der Differenzialfunktion der gegebenen Steuerbewegung entspricht
oder diese zumindest anteilweise beinhaltet.
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Durch
das genannte Verfahren kann weiterhin erreicht werden, dass eine
Flug-Situation, welche durch einen am Steuerknüppel gegebenen Ausschlag erreicht
wurde, beispielsweise eine Flug-Situation, Schräglage oder Flugneigung, zumindest
teilweise wieder zurückgesteuert
wird, indem vom Hochpass ein entgegengesetzter Steuer-Ausschlag
erzeugt wird, und zwar in dem Moment, wenn ein gegebener Steuerknüppel-Ausschlag
wieder zurückgenommen
wird, etwa wenn der Pilot den Knüppel
loslässt.
Statt einem Knüppel
kann jede andere Art der Eingabe verwendet werden.
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Die
Steuerung wird erheblich vereinfacht, da der oben beschriebene Gegenausschlag
nicht manuell erfolgen muss, sondern durch die Hochpass-Funktion
automatisch erzeugt wird. Somit kann der Pilot die Flugneigung bequem
steuern. Vorteil ist, dass dies auch ohne Notwendigkeit einer die
Neigung messenden und regelnden Bord-Instrumentierung möglich ist.
Die Rückstellung
einer Neigung geschieht präziser,
als es insbesondere bei mangelnder Sichtverbindung herkömmlicherweise
möglich
wäre. Das
Zurücksteuern
kann vollständig
erfolgen, hierzu würde
man das Steuersignal vollständig
differenzieren, d.h. ein Hochpassfilter ohne Durchlass für das ursprüngliche
Eingangs-Signal verwenden. Meistens ist es jedoch besser, das ursprüngliche
Steuersignal zu einem definierten verringerten Anteil mit beizubehalten.
Hierzu kann ein ungefilterter Anteil des Steuersignals beigemischt
werden. Dies ermöglicht,
dass man Driften weiterhin durch Trimmung ausgleichen kann, und
dass eine Neutralisierung aus jeder Fluglage heraus durch den Piloten
möglich
ist.
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Eine
weitere Anwendung ergibt sich bei Flugkörpern, die ein "giftiges" Steuerverhalten
aufweisen, das dadurch stört,
dass eine gesteuerte Wirkung sich auch nach Beendigung des Steuerausschlags
noch weiter verstärkt.
Dieses Überschießen wird
durch die vorliegende Erfindung ebenfalls wirksam unterbunden.
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Die
Steuerhilfe ist insbesondere zur Steuerung der Flugneigung in der
Nick- und/oder Roll-Achse
geeignet.
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Die
Erfindung muss nicht auf die Neigungssteuerung eingeschränkt sein.
Sie kann allgemein dazu verwendet werden, um reaktionsträge Steuerfunktionen
rascher und angenehmer steuerbar zu machen. Bei jeder verzögert reagierenden
Steuerung ergeben sich Vorteile der einfacheren Handhabung. Beim
Hubschrauber betrifft dies auch die Vertikalsteuerung, etwa mittels
kollektiver Blattverstellung oder mittels Drehzahl, sofern sie zur
Vertikalsteuerung variiert. Auch bei Flächen-Flugzeugen, Schiffen und
andere Fahrzeugen ergeben sich Vorteile.
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Der
Hochpass kann durch ein elektrisches RC-Glied oder andere hierzu
geeignete elektronische Schaltung realisiert werden. Auch kann der Hochpass
rechnerisch, etwa digital und programmgesteuert realisiert werden,
wobei das Programm beispielsweise einen Mikrocontroller steuern
kann. Ein digital aufgebautes Hochpass kann der Funktion eines RC-Gliedes entsprechen
oder ähneln.
Die Funktion eines solchen Hochpasses kann mit der des RC-Gliedes
veranschaulicht werden. Erfindungsgemäß gibt es jedoch bei der Realisierung
des Hochpasses keine Einschränkungen.
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Das
Merkmal des Hochpasses kann auch dadurch definiert werden, dass
vom Signal ein Anteil höherer
Frequenz mit größerer Amplitude
weitergeleitet wird als ein Anteil tieferer Frequenz, oder dass Signal-Änderungen
verstärkt
werden relativ zu statischen Signal-Anteilen, oder dass statische Signalkomponenten
herausgenommen oder zurückgeregelt
oder abgeschwächt
werden, oder dass ein zeitliches Differenzial gebildet wird, oder
dass eine voraus-eilende Phasenverschiebung auftritt oder erzeugt
wird. Der Hochpass kann gebildet werden, indem das Signal um eine
definierte Zeit verzögert
wird und vom aktuellen Signal subtrahiert wird. Ebenso lassen sich
allgemein solche Faltungsfunktionen verwenden, die eine Hochpass-Charakteristik
aufweisen. Auch kann der Hochpass aufgebaut werden, indem ein gegengekoppelter
Integrator oder ein Tiefpass vorgesehen ist und dessen Ausgang vom
ursprünglichen
Steuersignal subtrahiert wird.
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Die
Vorrichtung zur Differenzierung oder Hochpassfilterung kann an Bord
des Luftfahrzeugs vorgesehen sein; sie kann auch mit einer Sendevorrichtung
baulich vereint sein.
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Bei
Regelkreisen ist die Verwendung eines Differenzierliedes auf Mess-Signale
oder auf Istwert-Sollwert-Differenzen üblich (PID-Regelschleife). Der
vorliegende Erfindung erfordert jedoch kein Mess-Signal. Ein Steuersignal,
das ausschließlich durch
den Piloten gegeben ist, kann differenziert oder hochpassgefiltert
werden. Es genügt,
wenn keine aus Mess-Instrumenten
stammende Signale differenziert oder hochpassgefiltert werden.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer vorzugsweisen Vorrichtung mit einer elektronischen Schaltung 2.
Das vom Steuerknüppel 1 stammende Gebersignal
wird im Subtrahierglied 6 der Schaltung 2 von
einem integrierten Signal 8 subtrahiert. Die Differenz
wird über
den Mischer 3 zur Sender-Einheit 4 geleitet. Außerdem wird
die Differenz mit einem definierten Faktor in einem Multiplizierer 10 multipliziert und
in den Integrator 5 geleitet. Somit ist Integrator 5 rückgekoppelt über den
aus den Elementen 8, 6 und 10 gebildeten
Kreis.
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Diese
Vorrichtung kann für
mehrere Steuerfunktionen in gleicher Weise mehrfach vorgesehen sein,
z.B. für
Nick, Roll und Steigen- Funktion eines Hubschraubers.
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Das
am Ausgang des Integrators 5 erzeugte Signal 8 folgt
langsam dem Steuersignal aus 1, und kann als Simulation
der erwarteten Fluglage aufgefasst werden, z.B. bei Verwendung zur
Neigunssteuerung als angenäherter
Neigungswinkel, da auch der Flugkörper das gleiche integrierende
Verhalten aufweist. Die Gegenkopplung des Integrators wirkt daher
als eine simulierte Regelung des in 5 simulierten Neigungswinkels.
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Das
hochpassgefilterte Signal kann verstärkt werden, bevor es an das
Stellglied geleitet wird, und dementsprechend starke Ausschläge erzeugen.
Um ein Anstoßen
der Anlenkung zu verhindern, ist Signal-Begrenzer 13 vorgesehen.
Indem der Integrator 5 so angeordnet ist, dass auch er
das schon begrenzte Signal erhält,
wird erreicht, dass auch bei einem Ansprechen der Begrenzung kein
Unterschied auftritt zwischen dem berechneten Integral und der tatsächlich erreichten
Flugsituation oder Flugneigung. Fehler durch nichtlineare oder begrenzte
Geber-Anlenkung werden somit vermieden.
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Es
ist vorteilhaft, zusätzlich
zum hochpassgefilterten Signal 12 auch einen Anteil 11 des
unbehandelten Steuersignals durch den Mischer 3 zuzumischen.
Dies ermöglicht,
dass statische Driften, verbleibende unbestimmte Integrationskonstanten
oder äußere Einflüsse ebenfalls
durch das vom Piloten gegebene Steuersignal ausgeglichen werden
können. Die
Beimischung kann auch dadurch erfolgen, dass der Integrator 5 über den
gestrichelt dargestellten zweiten Rückkoppel-Zweig mit Faktor 11 gegenkoppelnd
zurückgespeist
wird.
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Wahlweise
kann eine Möglichkeit
vorgesehen sein, die Zeitkonstante des Hochpasses, d.h. eine obere Übergangsfrequenz,
anzupassen. In 1 kann hierzu der Faktor des
Multiplizierers 10 verstellt werden, vorzugsweise über eine
Eingabevorrichtung. Allgemein kann die obere Übergangsfrequenz des Hochpasses
variiert oder beliebig gewählt werden,
um das Steuer-Verhalten zu optimieren. Werte zwischen 0,15 und 0,5
Sekunden haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Rasche
Zeitkonstanten sind für
rasche Steuerfolgsamkeit vorteilhaft; zu rasche Zeitkonstanten bewirken
eine unnötige
Verstärkung
kurzer und zitternder Bewegungen.
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Wenn
der Hochpass als ein Differenzierglied bezeichnet wird, entspricht
diese definierbare Zeitkonstante einer endlichen Differenzier-Zeit
dt, oder einem zusätzlichen
Tiefpass, der zusammen mit einem idealen Differenzierglied das reale
Differenzierglied darstellt. In der resultierenden Übertragungsfunktion
entspricht dies einer oberen Grenzfrequenz.
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Der
ungefilterte Signal-Anteil 11 kann in einem schwächeren Anteil,
als es nach dem Stand der Technik üblich ist, beigemischt werden.
Vorteil ist eine weniger kritische, weniger feinfühlige Einstellung
der Trimmschieber. Alternativ kann der ungefilterte Anteil den üblichen
Pegel behalten, wobei der dazugemischte hochpassgefilterte Signal-Anteil
beispielsweise zur zusätzlichen
Erhöhung
der Steuerfolgsamkeit verwendet werden kann.
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Durch
das Beimischen eines ursprünglichen Signal-Anteils
tritt eine zweite Zeitkonstante auf, welche als das Mischungsverhältnis zwischen
Differenzial- und Proportional-Anteil definiert werden kann oder
sich hieraus ergibt. Diese Zeitkonstante entspricht einer unteren
Grenzfrequenz zwischen konstantem und ansteigendem Frequenzgang
in der resultierenden Übertragungsfunktion.
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Zur
Steuerung der Steigen-Funktion bei verschieden schweren Hubschraubern
lassen sich die beschriebenen Zeitkonstanten auf die durch das Gewicht
und andere Faktoren bedingte Trägheit
so abstimmen, sodass die Steigrate praktisch unverzögert der
Knüppel-Stellung
direkt proportional folgt.
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Weiterhin
können
die Anteile von gefiltertem und/oder unbehandeltem Steuersignal
nichtlinear verändert
werden, etwa in Abhängigkeit
des gegebenen Steuerausschlages. Hierfür kann eine Schwelle oder eine
Begrenzung vorgesehen sein, oberhalb oder unterhalb derer ein Signal-Anteil
verstärkt
oder unterdrückt
wird, oder ein anderes nichtlineares Glied. Dies ermöglicht Optimierung
des Verhaltens je nach Piloten-Wunsch und Anwendung.
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Eine
Besonderheit der Erfindung ist, dass keine Bordinstrumente notwendig
sind. Die Vorrichtung zur Differenzierung oder Hochpassfilterung kann
daher mit einer Sendervorrichtung baulich vereint sein und erfordert
keine Vorrichtung an Bord.
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Eine
weitere Erschwernis bei Steuerung eines Hubschraubers ist die Kreiselwirkung
des Rotors zusammen mit dem dreidimensional verknüpften Richtungssinn.
Ein Hubschrauber, der beispielsweise eine aktuelle Neigung nach
vorne hat, wird, nach einer 90° Linkswendung,
nach links geneigt sein, oder, nach einer 180°-Wendung, nach hinten geneigt
sein. Deshalb müssen
beim manuellen Geraderichten die Gier-Bewegungen besonders berücksichtigt
werden.
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Ziel
der Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung ist demnach eine Möglichkeit
zum automatischen Geraderichten unabhängig von Gierbewegungen. Hierfür kann die
oben beschriebene Signalverarbeitung erweitert werden, indem sie
von einem Gier-Signal beeinflussend gesteuert wird, welches Gierbewegungen,
etwa Hochachsen-Drehungen des Rumpfes, signalisiert. Dies ermöglicht bei
Drehungen eine adäquate
Korrektur der erzeugten Rücksteuer-Signale.
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Als
Gier-Signal kann das Mess-Signal eines zur Heck-Stabilisierung üblichen
Gyroskops verwendet werden, oder ein anderes Signal, welches eine Gier-Rate
oder einen Gier-Winkel anzeigt. Alternativ oder in Kombination kann
ein Gier-Steuersignal verwendet werden, etwa aus dem betreffenden
Steuerknüppel.
Auch dieses Signal zeigt die Gier-Rate mit ausreichender Genauigkeit
an, insbesondere wenn die Gier-Rate durch ein nachgeschaltetes Kreiselsystem
proportional zum Gier-Steuersignal geregelt wird. Vorteihafterweise
muss die gemeldete Drehung nur annähernd genau sein. Es lässt sich
auch das Gier-Steuersignal verwenden, das üblicherweise als Sollwert zu
Heckrotor-Stabilisiervorrichtungen
gesendet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung muss
sich somit nicht an Bord befinden, sondern kann am Boden sein.
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Die
Beeinflussung erfolgt in der Weise, dass die integrierten Signale
und/oder die erzeugten Hochpass-Anteile entsprechend der durch das
Drehsignal angezeigten Drehung gedreht werden. Die Drehung kann
zwischen beschriebenen Gier- und Nick-Funktionen untereinander erfolgen.
Hierzu kann das als Drehmatrix bekannte Verfahren oder die in der
komplexen Zahlenrechnung bekannte Argument-Funktion verwendet werden.
Beispielsweise kann die Roll-Steuerung einer x-Achse oder einer
realen Zahlenachse und die Nick-Steuerung
einer y- oder imaginären
Zahlenachse zugeordnet werden und die Drehung hierin erfolgen. Vorteilhafterweise kann
als Drehsignal ein zur Drehrate proportionales Signal verwendet
werden und die Drehung in programmgesteuerten inkrenmentellen Schritten
auf die Speicherinhalte der für
Rollen und Nicken vorgesehenen Integratoren 5 erfolgen.
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Eine
weitere Schwierigkeit bei der Steuerung eines Hubschraubers ist
die Tatsache, dass der vom Heckrotor regulär ausgeübte seitliche Schub den gesamten
Hubschraubers in eine Translationsbewegung versetzen würde, die
aber regulär
dadurch aufgehalten wird, dass der Hubschrauber im Schwebeflug eine
gegengesetzte Roll-Lage einnehmen muss. Nach einer Gier-Bewegung
stört diese
Roll-Lage auf die oben beschriebene Weise. Bei einer Wendung um
beispielsweise 180° wirken
der Schub des Heckrotors und die nun umgedrehte Roll-Lage nicht
mehr gegeneinander, sondern miteinander, und lassen den Hubschrauber
seitlich abdriften, wenn der Pilot dem nicht rechtzeitig entgegensteuert.
Dieses Problem ist besonders ausgeprägt bei leichten Klein-Hubschraubern
wegen dem großem
Anstellwinkel deren Rotorblätter.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit,
bei Gierbewegungen einen automatischen Ausgleich der neutralen Roll-Neigung
zu ermöglichen.
Hierzu ist erfindungsgemäß eine Signalmischung
vorgesehen, welche ein Drehsignal, welches Drehungen um die Gierachse
signalisiert, zu einem definierten Anteil zu einem die Nickbewegung
steuernden Steuersignal dazumischt, d.h. einmischt. Als Ergebnis
erhält
der Hubschrauber ein zur Gier-Rate proportionales Steuersignal,
das je nach Gier-Richtung
(rechts oder links) nach vorne oder hinten gerichtet ist. Weil sowohl
die Roll- als auch für
Nick-Bewegung inkremental den Steuersignalen folgen, summiert sich
im Verlauf einer Drehung die Wirkung des erzeugten Nick-Signals
nicht etwa zu einer Nick-Lage, sondern in Phase und Winkel um 90° versetzt,
somit in der gewünschten
Roll-Korrektur-Richtung,
welche die Einflüsse
des Heckrotors kompensiert.
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Als
Gier-Signal kann, ebenso wie oben beschreiben, das Mess-Signal eines
zur Heck-Stabilisierung üblichen
Gyroskops verwendet werden, oder ein anderes Signal, welches eine
Gier-Rate oder einen Gier-Winkel anzeigt. Alternativ oder in Kombination
kann ein Gier-Steuersignal
verwendet werden, etwa aus dem betreffenden Steuerknüppel. Beispielsweise kann
der Sollwert, der zur Ausgabe an ein Heckrotor-Stabilisiervorrichtung
vorgesehen ist, als Drehsignal verwendet werden. Auch dieses Signal
zeigt die Gier-Rate mit ausreichender Genauigkeit an. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann sich somit am Boden befinden.
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Weil
Fernsteuer-Sender üblicherweise schon
mit Misch-Vorrichtungen ausgestattet sind, welche beispielsweise
die Steuersignale für
Kollektiv-Pitch, Nicken und Rollen so miteinander vermischen, dass
Taumelscheiben-Servos damit ansteuern werden können, oder welche eine kompensierende
Mischung von Kollektiv-Pitch zu Heckrotor oder von Gas zu Heckrotor
erlauben, lässt
sich die erfindungsgemäße Erweiterung
schon dadurch erreichen, dass zusätzlich eine weitere Mischungs-Möglichkeit
vom Gier-Steuersignal zum Nick-Steuersignal geschaffen wird. Das
Mischverhältnis
kann durch den Benutzer einstellbar sein.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ausführung
der Erfindung, bei der eine Mischung 29 vorgesehen ist,
mit der ein Drehsignal zu einem definierten Anteil in ein Nick-Steuersignal 32 gemischt
wird. Die beiden Steuerknüppel 21 und 22 beinhalten
je zwei Geberelemente zur manuellen Erzeugung der Steuersignale
Roll 31, Nick 32, Kollektiv-Pitch 33 und Gier 34.
Wahlweise kann hier die in 1 dargestellte
Hochpassfilterung eingefügt
sein (in 2 nicht dargestellt).
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Die
Mischer-Vorrichtung 20 beinhaltet eine nach dem Stand der
Technik bekannte Mischer-Matrix 25 zur
Mischung der für
die Taumelscheibe vorgesehenen Servosignale 26, Servo1,
Servo2, Servo3 aus den Steuersignalen Roll, Nick und Kollektiv-Pitch,
und ferner eine Mischung 24 zur Beimischung eines Anteils
des Kollektiv-Pitch-Signals 33 zum Gier-Signal 34,
wobei der Anteil in einem Skalierer 23 definierbar ist.
Die gemischten Signale werden gemeinsam in der Funk-Sendereinheit 27 gesendet.
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Außerdem ist
der zusätzliche
Mischer 29 vorgesehen, der einen Anteil eines Drehsignales 34, zum
Nick-Steuersignal 32 dazumischt. Als Drehsignal wird in
diesem Beispiel einfachheitshalber das Gier-Steuersignal verwendet.
Ferner ist ein Multiplizierer 28 vorgesehen, der es ermöglicht,
den Misch-Anteil variabel zu definieren, z.B. gemäß einer Einstellung.
Das die Nickbewegung steuernde Steuersignal 32 stammt hier
direkt von dem Geberelement, welches vom Piloten betätigt wird.
Weil der Heckrotor-Schub vom aktuellen Anstellwinkel der Hauptrotorblätter abhängt, wäre es wünschenswert, wenn
sich die Intensität
der erfindungsgemäße Kompensation
anpassen würde.
Hierfür
ist ein Multiplizierer 36 vorgesehen, der ein Kolektiv-Pitch-Steuersignal 33 erhält und hiermit
das zur Kompensation gelangende Drehsignal 34 multipliziert.
Es ist vorteilhaft, wenn der Nullpunkt des Pitch-Signales ungefähr mit dem
Nullpunkt des erzeugten Auftriebs übereinstimmt, weil in beiden
Auftriebs-Richtungen sich der auszugleichende Heckrotor-Schub erhöht, mit
jeweils entgegengesetztem Richtungssinn der Kompensation.
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Die
Mischvorrichtung 29 kann auch an Bord vorgesehen sein,
und mit den Ausgänge
eines Fernsteuer-Empfängers
verbunden sein, sodass sie auf die empfangenen Steuersignale wirkt.
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Die
beschriebene Vorrichtung und das betreffende Verfahren können in
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung auch unabhängig von
der oben beschriebenen Hochpassfilterung realisiert werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
können
mehrere der hier beschriebenen Ausführungen miteinander kombiniert
werden; eine Ausführung
kann aber auch unabhängig
aufgebaut sein.
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Die
als Blöcke
dargestellten Elemente in 1 oder 2 können als
entsprechende Hardware-Bauteile vorgesehen sein; sie können auch
als programmgesteuerte Rechenschritte in einem Mikroprozessor verwirklicht
sein. Der Mikroprozessor kann in der Sendevorrichtung eingebaut
sein. Es kann der gleiche Mikroprozessor verwendet werden, der auch zur
Steuerung der herkömmlichen
Funktionen verwendet wird.
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Da
bei programmierbaren Sendern nach dem Stand der Technik ohnehin
ein programmgesteuerter Mikroprozessor als Bestandteil üblich ist, kann
die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit
beinhalten, eine schon vorhandene Hardware mit einer Software nachzurüsten, welche
die Durchführung
der beschriebenen Verfahren steuert, wobei der Hochpass und/oder
die Mischung eines Drehsignals in ein Nick-Steuersignal beinhaltet
sein kann.
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Die
Vorrichtung kann auch an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehen sein.
Die Vorrichtung kann mit einem Bordmischer baulich vereint sein,
oder mit einem Fernsteuerempfänger.
Die Hochpassfilterung kann auch auf gemischte Steuersignale erfolgen,
wie es etwa zur Ansteuerung einer Taumelscheibe üblich ist.
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Die
Vorrichtung kann auch mit Stabilisier-Vorrichtungen, welche Messinstrumente
beinhalten, baulich kombiniert sein. Die beschriebene Vorrichtung
kann vorteilhaft mit Mess- und
Regelsystemen kombiniert werden, insbesondere solchen zur Flugstabilisierung.
Es kann hierbei zumindest eine Option oder Betriebsart vorgesehen
sein, welche für mindestens
eine Steuer-Achse keine betreffenden Mess-Signale verwendet.
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Die
beschriebenen Mischungen können
aus einer Addition oder einer beliebigen anderen Art der Überlagerung
bestehen.