DE102013201554B3 - Einrichtung zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Einstellen von Parametern bei einer Stabilisierungseinrichtung (4) zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Fernsteuerung mit einem Sender (1) und einem im Flächenflugzeug aufgenommenen Empfänger (2, 3) zum Empfangen von vom Sender (1) übermittelten Steuersignalen, wobei der Empfänger (2, 3) mit Stelleinrichtungen (8, 11) zur Steuerung des Flächenflugzeugs verbunden und wahlweise mit der Stabilisierungseinrichtung (4) verbindbar ist, und wobei die Stabilisierungseinrichtung (4) wahlweise in einer Stabilisierungs-Betriebsweise und in einer Parametereinstell-Betriebsweise betreibbar ist, wobei zur Einstellung der Paramater für zumindest zwei Achsen die folgenden Schritte durchgeführt werden: Einschalten der Parametereinstell-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung (4), Verbinden der Stabilisierungseinrichtung (4) mit dem Empfänger (2) während des Flugs mittels eines vom Sender gesendeten Einschaltsignals, Einstellen eines ersten Parameters (P1) für eine erste Achse mittels eines vom Sender (1) an die Stabilisierungseinrichtung (4) gesendeten ersten Einstellsignals, Speichern des ersten Parameters (P1) während des Flugs infolge eines vom Sender (1) gesendeten ersten Speichersignals, Einstellen eines zweiten Parameters (P2) für eine zweite Achse mittels eines vom Sender (1) an die Stabilisierungseinrichtung (4) gesendeten zweiter Einstellsignals, und Speichern des zweiten Parameters (P2) während des Flugs infolge eines vom Sender (1) gesendeten zweiten Speichersignals.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Einstellen von Parametern bei einer solchen Einrichtung.
  • Nach dem Stand der Technik sind allgemein ferngesteuerte Flugmodelle bekannt. Zur Steuerung solcher Flugmodelle werden mittels eines vom Piloten am Boden betätigten Senders Steuersignale an einen im Flugmodell aufgenommenen Empfänger übermittelt. In Abhängigkeit der Steuersignale werden mittels Stelleinrichtungen bzw. Servos Stellbewegungen, beispielsweise zum Einstellen von Rudern, Motordrehzahl oder dgl., erzeugt, mit denen das Flugmodell gesteuert werden kann.
  • Bei Flugmodellen wird zwischen Helikoptern und Flächenflugzeugen unterschieden. Flächenflugzeuge werden im Wesentlichen durch die Bewegung von Rudern, beispielsweise Höhen-, Seiten- und/oder Querrudern, gesteuert.
  • Solange der Pilot keine Steuersignale an das Flächenflugzeug übermittelt, sollte dieses seine Fluglage unverändert beibehalten. In der Praxis wird eine solche gewünschte bzw. vorgegebene Fluglage allerdings durch Luftbewegungen, beispielsweise Windböen oder dgl., verändert. Das ist für den Piloten wegen der Entfernung des Flächenflugzeugs oft nicht erkennbar. Es kann zu einer fehlerhaften Steuerung kommen, welche bei Flugwettbewerben zu Punktabzug und im schlimmsten Fall sogar zum Absturz des Flächenflugzeugs führen kann.
  • Die DE 199 13 651 B4 offenbart ein Giersteuerungssystem für einen ferngesteuerten Helikopter. Das Giersteuerungssystem umfasst einen Gierachsen-Winkelgeschwindigkeitssensor sowie eine Mischeinheit zum Mischen eines Hauptrotor-Anstellwinkel-Steuersignals mit einem Gierachsen-Steuersignal. In Abhängigkeit der vom Gierachsen-Winkelgeschwindigkeitssensor gemessenen Messwerte werden Gegensteuersignale zur Steuerung des Heckrotors erzeugt, so dass ein unerwünschtes Gieren des Helikopters um die Rotorachse vermieden wird. Als Gierachsen-Winkelgeschwindigkeitssensor wird in diesem Fall ein Gyroskopsystem verwendet.
  • Die DE 199 14 445 B4 beschreibt eine Steuereinrichtung für einen ferngesteuerten Helikopter, mit der ein Versatz oder Offset unterdrückt werden kann, wenn von einem Proportional-Steuermodus zu einem PID-Steuermodus umgeschaltet wird.
  • Die DE 10 2005 006 993 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Fernsteuerung von unbemannten Flugkörpern. Dabei wird auf eine Einrichtung zur Ermittlung einer aktuellen Fluglage des Flugkörpers verzichtet. Zur Vermeidung manueller Gegensteuersignale wird das Steuersignal einer Hochpassfilterung unterzogen. Zur Bildung eines Stellwerts wird zum ursprünglichen Steuersignal zumindest teilweise das der Hochpassfilterung unterzogene weitere Signal addiert.
  • Die EP 2 012 212 A2 offenbart ein Verfahren zur Fernsteuerung eines Flugmodells unter Verwendung eines im Flugmodell vorgesehenen Gyroskops. Zur Verbesserung der Steuersicherheit ist ein zweites Gyroskop vorgesehen. Die Steuersignale werden unter Verwendung der vom Gyroskop und dem weiteren Gyroskop erzeugten Messsignale beeinflusst.
  • Bei den aus dem Bereich von Helikopter-Flugmodellen bekannten Steuereinrichtungen ist es erforderlich, die Empfindlichkeit der Steuereinrichtung einzustellen. Dazu wird ein die Empfindlichkeit der Steuerung beeinflussender Parameter solange geändert, bis mittels der Steuereinrichtung die gewünschte, für das Flugmodell spezifische Kompensationswirkung erzielt wird. Zum Einstellen des Parameters wird das Flugmodell wiederholend gestartet und gelandet, wobei nach jeder Landung der Parameter geändert wird. Dieses Verfahren ist zeitaufwändig und nicht besonders genau.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach und schnell durchführbares Verfahren zum Einstellen von Parametern bei einer Einrichtung zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs angegeben werden. Ferner soll eine Einrichtung angegeben werden, mit der Parameter zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs schnell, genau und einfach eingestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 und 11 bis 17.
  • Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen von Parametern bei einer Einrichtung zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
    Bereitstellen einer Fernsteuerung mit einem Sender und einem im Flächenflugzeug aufgenommenen Empfänger zum Empfangen von vom Sender übermittelten Steuersignalen, wobei der Empfänger mit Stelleinrichtungen zur Steuerung des Flächenflugzeugs verbunden und wahlweise mit der Stabilisierungseinrichtung verbindbar ist, und wobei die Stabilisierungseinrichtung wahlweise in einer Stabilisierungs-Betriebsweise und in einer Parametereinstell-Betriebsweise betreibbar ist,
    wobei zur Einstellung der Paramater für zumindest zwei Achsen die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    Einschalten der Parametereinstell-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung,
    Verbinden der Stabilisierungseinrichtung mit dem Empfänger während des Flugs mittels eines vom Sender gesendeten Einschaltsignals,
    Einstellen eines ersten Parameters für eine erste Achse mittels eines vom Sender an die Stabilisierungseinrichtung gesendeten ersten Einstellsignals,
    Speichern des ersten Parameters während des Flugs infolge eines vom Sender gesendeten ersten Speichersignals,
    Einstellen eines zweiten Parameters für eine zweite Achse mittels eines vom Sender an die Stabilisierungseinrichtung gesendeten zweiter Einstellsignals, und
    Speichern des zweiten Parameters während des Flugs infolge eines vom Sender gesendeten zweiten Speichersignals.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist ein "Flächenflugzeug" einen Rumpf mit davon sich erstreckenden Tragflächen sowie einem Leitwerk auf. Zur Steuerung eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs können mittels der Fernsteuerung zumindest die Ruder des Leitwerks, d. h. das Höhenruder und das Seitenruder, getrennt voneinander gesteuert werden. Im Falle eines V-Leitwerks können die beiden Ruder des V-Leitwerks ebenfalls geeignet gesteuert werden, so dass damit eine Bewegung des Flugzeugs um eine erste Achse, nämlich eine durch die Flügel verlaufende Querachse, sowie um eine zweite Achse, nämlich eine senkrecht auf der Querachse stehende vertikale Achse, möglich ist. Üblicherweise umfasst ein ferngesteuertes Flächenflugzeug ferner Querruder, mit denen eine Bewegung um eine dritte Achse, nämlich eine sich in Richtung des Rumpfs erstreckende Längsachse, möglich ist.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Parameter-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung eingeschaltet. Das kann beispielsweise durch Betätigung eines an der Stabilisierungseinrichtung vorgesehenen Tasters oder Schalters erfolgen. Damit kann beispielsweise ein entsprechender Menüpunkt an einem an einer Stabilisierungseinrichtung vorgesehenen Bildschirm ausgewählt und aktiviert werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Parametereinstell-Betriebsweise während des Flugs durch ein entsprechendes, vom Sender übermitteltes Schaltsignal eingeschaltet wird.
  • Nachfolgend wird die Stabilisierungseinrichtung mit dem Empfänger während des Flugs mittels eines vom Sender gesendeten Einschaltsignals verbunden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Verbinden" die Herstellung einer elektrischen Verbindung zum Daten- und/oder Signalaustausch verstanden. Wenn die Stabilisierungseinrichtung mit dem Empfänger verbunden ist, können die vom Empfänger empfangenen Steuersignale mittels der Stabilisierungseinrichtung geändert werden. Es ist auch möglich, dass mittels der Stabilisierungseinrichtung weitere Steuersignale, z. B. zur Erzeugung von Gegensteuerbewegungen, erzeugt werden.
  • In der Parametereinstell-Betriebsweise kann nun ein erster Parameter für die erste Achse mittels eines vom Sender an die Stabilisierungseinrichtung gesendeten ersten Einstellsignals eingestellt werden. Dazu kann am Sender mittels einer Proportional-Einstelleinrichtung ein erstes Einstellsignal erzeugt werden. Beispielsweise kann der Pilot mittels eines Drehreglers das erste Einstellsignal solange ändern, bis das Flächenflug im Flug zu schwingen oder zu flattern beginnt. Das erste Einstellsignal wird dann vermindert, so dass das Flächenflugzeug noch stabil in seiner Fluglage fliegt, d. h. gerade noch nicht anfängt zu schwingen oder zu flattern.
  • Der erste Parameter kann nun während des Flugs infolge eines vom Sender gesendeten ersten Speichersignals gespeichert werden. Nachfolgend kann – vorteilhafterweise ohne die Notwendigkeit einer Zwischenlandung – ein zweiter Parameter für die zweite Achse mittels eines vom Sender an die Stabilisierungseinrichtung gesendeten zweiten Einstellsignals eingestellt werden. Die Einstellung des zweiten Parameters kann analog zur Einstellung des ersten Parameters unter Verwendung der Proportional-Einstelleinrichtung, beispielsweise des Drehreglers, durchgeführt werden. Nach der Einstellung des zweiten Parameters kann der zweite Parameter ebenfalls während des Flugs wiederum infolge eines vom Sender gesendeten zweiten Speichersignals gespeichert werden.
  • Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es schnell und einfach möglich, die Parameter der Stabilisierungseinrichtung im Flug einzustellen. Zeitaufwändige und riskante Start- und Landemanöver sind dazu nicht erforderlich.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden der erste und der zweite Parameter jeweils durch Senden eines die Verbindung der Stabilisierungseinrichtung mit dem Empfänger trennenden Ausschaltsignals gespeichert. D. h. als Speichersignal kann das Ausschaltsignal verwendet werden. Damit kann auf das Vorsehen eines besonderen Funkkanals zur Übermittlung des Speichersignals verzichtet werden. Der apparative Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann damit gering gehalten werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mittels der Parameter eine maximale Stellgröße bezüglich einer mittels der Stabilisierungseinrichtung zu den jeweiligen Achsen erzeugten Gegensteuerbewegung eingestellt. D. h. mit dem jeweiligen Parameter kann die Empfindlichkeit der Gegensteuerung eingestellt werden.
  • Das erste und/oder das zweite Einstellsignal wird/werden vorteilhafterweise unter Verwendung einer am Sender vorgesehenen Proportionaleinstelleinrichtung erzeugt. Es kann sich dabei um einen Dreh- oder Schieberegler handeln. Das Vorsehen einer Proportional-Einstelleinrichtung ermöglicht ein einfaches Einstellen der jeweiligen Parameter.
  • Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann in der Parametereinstell-Betriebsweise bezüglich der zweiten Achse ein alternativer zweiter Parameter mittels vom Sender an die Stabilisierungseinrichtung übermittelter alternativer zweiter Einstellsignale eingestellt und während des Flugs infolge eines vom Sender gesendeten weiteren Speichersignals gespeichert werden. – Die vorgeschlagene Möglichkeit der Speicherung zweier alternativer zweiter Parameter für die zweite Achse, um welche das Flächenflugzeug durch Bewegung des Seitenruders bewegbar ist, macht es möglich, die Stabilisierungseinrichtung in zwei alternativen Stabilisierungs-Betriebsweisen zu betreiben. In einer ersten Stabilisierungs-Betriebsweise kann ein "Heading-Anteil" des Seitenruders ausgeschaltet und in einer zweiten Stabilisierungs-Betriebsweise ein "Heading-Anteil" des Seitenruders eingeschaltet sein. Die zweite Stabilisierungs-Betriebsweise wird üblicherweise nur für bestimmte Flugmanöver, wie langsame Rollen oder Messerflug, benötigt. Abgesehen davon wirkt sich der Heading-Anteil auf Flugbewegungen des Flächenflugzeugs eher nachteilig aus, weil das Heck des Flächenflugzeugs im Kurvenflug dann nach unten hängt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vor der Einstellung des alternativen zweiten Parameters mittels eines vom Sender übermittelten weiteren Einschaltsignals die Stabilisierungseinrichtung in eine Alternativ-Parametereinstell-Betriebsweise versetzt. Nach der vorgeschlagenen Ausgestaltung muss der Pilot vor der Einstellung des alternativen zweiten Parameters ein weiteres Einstellsignal an die Stabilisierungseinrichtung übermitteln. Das macht es dem Pilot bewusst, dass er nunmehr den "Heading-Anteil" des Flächenflugzeugs einzufliegen hat. Das erhöht weiter den Komfort und die Sicherheit beim Einstellen der Parameter.
  • Nach dem Einstellen und Speichern zumindest des ersten und des zweiten Parameters wird die Parametereinstell-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung ausgeschaltet. Das Ausschalten der Parametereinstell-Betriebsweise kann nach dem Landen des Flächenflugzeugs manuell an der Stabilisierungseinrichtung erfolgen. Mit dem Ausschalten der Parametereinstell-Betriebsweise sind die eingestellten Parameter gespeichert. Eine Veränderung der eingestellten Parameter ist es nach wiederholtem Einschalten der Parametereinstell-Betriebsweise möglich.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in der Stabilisierungs-Betriebsweise während der aktuellen Flugbewegung eine Geschwindigkeit des Flächenflugzeugs gemessen und in Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit die durch den Parameter vorgegebene maximale Stellgröße erhöht oder vermindert. Mit zunehmender Geschwindigkeit reagiert das Flächenflugzeug zunehmend empfindlich auf mit der Stabilisierungseinrichtung erzeugte Gegensteuerbewegungen. Um dem entgegenzuwirken, kann z. B. mit zunehmender Geschwindigkeit die durch den Parameter vorgegebene maximale Stellgröße vermindert verstärkt werden.
  • Die Geschwindigkeit wird zweckmäßigerweise unter Verwendung eines mit der Stabilisierungseinrichtung verbundenen GPS-Sensors oder eines Staurohrsensors gemessen.
  • Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird eine Stabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs vorgeschlagen, mit
    einer Steuereinrichtung und einem damit verbundenen Mehrachsen-Gyrosensor, wobei die Steuereinrichtung einen Algorithmus zur Erzeugung von Stabilisierungs-Steuersignalen zur Einstellung von Stelleinrichtungen zur Steuerung des Flächenflugzeugs umfasst,
    wobei die Steuereinrichtung eine erste Schalteinrichtung zum wahlweisen Betrieb in einer Stabilisierungs-Betriebsweise und in einer Parametereinstell-Betriebsweise aufweist,
    wobei in der Parametereinstell-Betriebsweise für jede Achse des Gyrosensors ein separater Parametereinstellmodus vorgesehen ist, in welchem ein zur jeweiligen Achse korrespondierender Parameter entsprechend eines über einen ersten Funkkanal übermittelten Einstellsignals einstellbar ist, und
    wobei die Steuereinrichtung eine zweite Schalteinrichtung umfasst, mit der bei Empfang eines über einen zweiten Funkkanal übermittelten Schaltsignals von einem ersten Parametereinstellmodus für eine erste Achse auf einen zweiten Parametereinstellmodus für eine zweite Achse umgeschaltet werden kann.
  • Bei der vorgeschlagenen Steuereinrichtung handelt es sich im Wesentlichen um einen Mikroprozessrechner, mit dem gemäß einem vorgegebenen Algorithmus bzw. Programm Stabilisierungs-Steuersignale erzeugt werden. Mit den Stabilisierungs-Steuersignalen werden beispielsweise mittels der Stelleinrichtungen im Falle einer Abweichung von der vorgegebenen Fluglage Gegensteuerbewegungen erzeugt, um das Flächenflugzeug zurück in die vorgegebene Fluglage zu bringen.
  • Die Steuereinrichtung ist mit einem Mehrachsen-Gyrosensor verbunden. Es kann sich dabei beispielsweise um einen MEMS-Sensor handeln. Die damit gelieferten Signale werden mit dem in der Steuereinrichtung vorgesehenen Algorithmus ausgewertet. Es werden geeignete Stabilisierungs-Steuersignale berechnet und erzeugt. – Die erste Schalteinrichtung kann eine manuelle Schalteinrichtung sein, mit der die Steuereinrichtung wahlweise in die Stabilisierungs-Betriebsweise oder in die Parametereinstell-Betriebsweise versetzt werden kann.
  • Nach einem wesentlichen Aspekt der Erfindung kann die Einrichtung zur Stabilisierung in einer Parametereinstell-Betriebsweise betrieben werden. Die Steuereinrichtung umfasst ferner eine zweite Schalteinrichtung, mittels derer es in der Parametereinstell-Betriebsweise möglich ist, von einem ersten Parametereinstellmodus für eine erste Achse auf einen zweiten Parametereinstellmodus für eine zweite Achse weiterzuschalten. Selbstverständlich ist es auch möglich, mittels der zweiten Schalteinrichtung auf einen dritten Parametereinstellmodus für eine dritte Achse weiterzuschalten, falls das Flächenflugzeug für eine Steuerung um drei Achsen ausgelegt ist. Mittels der vorgeschlagenen Stabilisierungseinrichtung ist es also möglich, die für das jeweilige Flächenflugzeug erforderlichen Einstellungen der Parameter während des Flugs nacheinander vorzunehmen. Dazu ist es nicht notwendig, das Flächenflugzeug zu landen. Es können sämtliche Parameter während eines einzigen Einflugvorgangs eingestellt werden. – Die zweite Schalteinrichtung ist im Programm zum Betrieb der Steuereinrichtung verwirklicht. Sie ermöglicht ein "Weiterschalten" vom einen Parametereinstellmodus auf den nächsten Parametereinstellmodus.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann mittels der zweiten Schalteinrichtung bei Empfang eines über einen zweiten Funkkanal übermittelten weiteren Schaltsignals vom zweiten Parametereinstellmodus auf einen alternativen zweiten Parametereinstellmodus zur Einstellung eines alternativen zweiten Parameters umgeschaltet werden. Beim zweiten Parameter kann es sich um den Parameter zur Einstellung des Seitenruders im "Normal-Modus" handeln. Beim alternativen zweiten Parameter kann es sich um einen alternativen Parameter zur Einstellung des Seitenruders im "Heading-Modus" handeln.
  • Im "Normal-Modus" werden mit der Steuereinrichtung Gegensteuerbewegungen zur Kompensation einer Abweichung von der Fluglage erzeugt. Die dafür erforderlichen Bewegungen der Stelleinrichtungen werden in diesem Fall mittels des Algorithmus gesteuert. – Im "Heading-Modus" werden mittels der Stabilisierungseinrichtung Steuer- und Gegensteuerbewegungen solange erzeugt, bis die vorgegebene Fluglage wieder erreicht ist. In diesem Fall werden die Bewegungen der Stelleinrichtungen mittels des Algorithmus geregelt, wobei als Regelgröße die vor der Auslenkung des Flächenflugzeugs geflogene vorgegebene Fluglage dient. Während der Regelung wird die vorgegebene Fluglage ständig mit einer mittels des Gyrosensors ermittelten aktuellen Fluglage verglichen. Es werden so lange Steuer- und Gegensteuerbewegungen erzeugt, bis die vorgegebene Fluglage wieder erreicht ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung wird in der Stabilisierungs-Betriebsweise während der aktuellen Flugbewegung eine Geschwindigkeit des Flächenflugzeugs gemessen und in Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit eine durch den Parameter eingestellte maximale Stellgröße vergrößert oder vermindert. Mit zunehmender Geschwindigkeit wird die maximale Stellgröße, mit der die Stelleinrichtungen beispielsweise eine Gegensteuerbewegung durchführen, vermindert. Mit zunehmender Geschwindigkeit genügen geringe Gegensteuerbewegungen, um das Flächenflugzeug zurück in die vorgegebene Fluglage zu bringen.
  • Die Geschwindigkeit wird vorteilhafterweise unter Verwendung eines mit der Stabilisierungseinrichtung verbundenen GPS-Sensors oder eines Staurohrsensors gemessen. Insbesondere GPS-Sensoren sind preisgünstig verfügbar. Damit kann mit einem relativ geringen Aufwand die Geschwindigkeit des Flächenflugzeugs gemessen und an die Steuereinrichtung übermittel werden. Ein GPS-Sensor kann einfach in einem ferngelenkten Flächenflugzeug montiert werden. Er stört insbesondere das äußere Erscheinungsbild des Flächenflugzeugs nicht.
  • Die Steuereinrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen Speicher, in welchem beim Empfang des Schaltsignals oder des weiteren Schaltsignals der zuvor eingestellte Parameter gespeichert wird. Die Steuereinrichtung kann als Prozessrechnersteuerung mit einem Speicher ausgestattet sein.
  • Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Stabilisierungseinrichtung eine erste Schnittstelle zum Anschluss eines Geschwindigkeitssensors, vorzugsweise eines GPS-Sensors auf. Ferner können zwei zweite Schnittstellen zum Anschluss von Stelleinrichtungen vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise sind drei bis fünf zweite Schnittstellen vorgesehen. Ferner kann zumindest eine dritte Schnittstelle zum Anschluss eines Empfängers vorgesehen sein. Bei der dritten Schnittstelle kann es sich um eine serielle Schnittstelle handeln. Es können auch zwei serielle Schnittstellen vorgesehen sein. Ferner können zusätzlich drei Schnittstellen für DSM2- oder DSMX-Satellitenempfänger vorgesehen sein.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltschema,
  • 2 eine Menüstruktur und
  • 3 ein Flussdiagramm.
  • 1 zeigt ein Schaltschema zur Verschaltung von Steuerkomponenten zur Steuerung eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs. Zum Empfang von vom Sender 1 gesendeten Steuersignalen sind hier ein erster Empfänger 2 sowie in zweiter Empfänger 3 vorgesehen. Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Stabilisierungseinrichtung und mit dem Bezugszeichen 5 eine Stromversorgungseinrichtung bezeichnet. Ein GPS-Sensor 6 ist an einer ersten Schnittstelle 7 der Stabilisierungseinrichtung 4 angeschlossen. Fünf erste Stelleinrichtungen 8 bzw. Servos sind an zweiten Schnittstellen 9 der Stabilisierungseinrichtung 4 angeschlossen. Der erste Empfänger 2 und der zweite Empfänger 3 sind an zwei dritten Schnittstellen 10 der Stabilisierungseinrichtung 4 angeschlossen. Mit dem Bezugszeichen 11 sind zweite Stelleinrichtungen bzw. Servos bezeichnet, welche am zweiten Empfänger 3 angeschlossen sind. Die Stromversorgungseinrichtung 5 ist am ersten Empfänger 2 angeschlossen.
  • Die Stabilisierungseinrichtung 4 umfasst einen Dreiachsen-Gyrosensor (hier nicht gezeigt), beispielsweise einen MEMS-Sensor, der in einem Chip mit Vorverstärker integriert sein kann (hier nicht gezeigt). Die Stabilisierungseinrichtung 4 umfasst ferner einen Bildschirm 12, beispielsweise ein grafisches OLED-Display, auf dem ein Menü zur Einstellung der Stabilisierungseinrichtung 4 angezeigt werden kann.
  • Die Funktion der in 1 gezeigten Fernsteuervorrichtung ist wie folgt:
    Ein vom Sender 1 gesendetes Steuersignal wird beispielsweise vom ersten Empfänger 2 empfangen. Mittels des ersten Empfängers 2 wird ein zum Steuersignal proportionales Stellsignal erzeugt, welches spezifisch für eine der ersten Stelleinrichtungen 8 ist. Entsprechend der Größe des Stellsignals wird die betreffende erste Stelleinrichtung 8 bewegt. Diese Stellbewegung der entsprechenden ersten Stelleinrichtung 8 kann beispielsweise über einen Bowdenzug an ein Ruder des Flächenflugzeugs übertragen werden. Infolge der durch die Stellbewegung der ersten Stelleinrichtung 8 erzeugten Ruderbewegung nimmt das Flächenflugzeug eine bestimmte Fluglage ein. Falls es sich bei dem bewegten Ruder um das Höhenruder handelt, geht das Flächenflugzeug beispielsweise aus dem Horizontalflug in den Steigflug über. Der Steigflug wird nunmehr von der Stabilisierungseinrichtung 4 als die durch das Stellsignal vorgegebene Fluglage erfasst. Falls das Flächenflugzeug nun durch eine Windböe von der vorgegebenen Fluglage abweicht, wird das mit dem Gyrosensor erfasst. Infolgedessen wird in einem "Normal-Modus" mittels der Stabilisierungseinrichtung 4 eine Gegensteuerbewegung des Höhenruders gemäß einem vorgegebenen Algorithmus erzeugt. Die Gegensteuerbewegung ist so bemessen, dass das Flächenflugzeug im Wesentlichen in die vorgegebene Fluglage zurückkehrt. Die Gegensteuerbewegung wird mittels der Stabilisierungseinrichtung 4 automatisch erzeugt und der durch die Größe des Stellsignals verursachten Stellbewegung überlagert. D. h. nach Durchführung der Gegensteuerbewegung nimmt die erste Stelleinrichtung 8 wieder die durch das Stellsignal vorgegebene Stellung ein.
  • Mittels eines am Sender 1 vorgesehenen Wahlschalters 13 kann die Stabilisierungseinrichtung 4 von einem ausgeschalteten Zustand in einen "Normal-Modus" sowie in einen den "Normal-Modus" überlagernden "Heading-Modus" versetzt werden. Im "Heading-Modus" wird mittels der Stabilisierungseinrichtung 4 eine durch das Steuersignal vorgegebene Fluglage des Flächenflugzeugs erfasst und als Regelgröße zwischengespeichert. Im Falle einer Abweichung von der vorgegebenen Fluglage wird im "Heading-Modus" mittels der Stabilisierungseinrichtung 4 die erste Stelleinrichtung 8 nun so bewegt, bis die zwischengespeicherte vorgegebene Fluglage wieder erreicht ist. Dazu wird mit dem Gyrosensor ständig eine aktuelle Fluglage ermittelt. Es werden Steuer- und Gegensteuerbewegungen erzeugt, um in die vorgegebene Fluglage zurückzukehren.
  • Der Sender 1 umfasst ferner einen mit dem Bezugszeichen 14 bezeichneten Proportionalregler. Der Proportionalregler 14 dient der Einstellung von Parametern an der Stabilisierungseinrichtung 4. Eine solche Einstellung von Parametern ist erforderlich, um die von der Stabilisierungseinrichtung 4 bewirkten Steuer- und Gegensteuerbewegungen in ihrer Empfindlichkeit an die Gegebenheiten des jeweiligen Flächenflugzeugs, beispielsweise dessen Größe, Geometrie und dgl., anzupassen.
  • Ein Verfahren zum Einstellen der Parameter der Stabilisierungseinrichtung 4 ist in den 2 und 3 näher erläutert.
  • An die Stabilisierungseinrichtung 4 kann eine Stelleinrichtung mit drei Tasten zur Navigation in einem Menü angeschlossen werden. Im Menü kann beispielsweise eine Parametereinstell-Betriebsweise angewählt werden. In der Parametereinstell-Betriebsweise können in einem Menüunterpunkt "Allgemeine Einstellungen" Grundeinstellungen vorgenommen werden. Diese können beispielsweise eine Geometrie des Flächenflugzeugs, eine Kanalzuordnung zu Schaltern oder Steuerknüppeln und dgl., betreffen. Bei Anwahl des Menüunterpunkts "Einstellung der Parameter" können Parameter eingestellt werden, mit denen die Empfindlichkeit der Stabilisierungseinrichtung 4 bezüglich der Erzeugung von Steuer- oder Gegensteuerbewegungen eingestellt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird im Menüunterpunkt "Einstellung der Parameter" in einem ersten Verfahrensschritt S1 eine maximale Stellbewegung der Stelleinrichtungen erfasst. Zu diesem Zweck werden die Stelleinrichtungen durch entsprechende Bewegungen der Steuerknüppel am Sender 1 jeweils maximal in beide Stellrichtungen versetzt. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 der Wahlschalter 13 am Sender von der Stellung "0" in die Stellung "1" gestellt. Der am Sender 1 vorgesehene Proportionalregler 14 wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 auf "0" gestellt. Anschließend wird das Flächenflugzeug gestartet und in eine horizontale Fluglage gebracht. Sodann wird ein erster Normal-Parameter P1, beispielsweise für das Höhenruder, mittels des Proportionalreglers 14 eingestellt. Zu diesem Zweck wird der erste Normal-Parameter P1 mit dem Proportionalregler 14 solange vergrößert, bis das Flächenflugzeug um die Höhenruderachse zu schwingen beginnt. Die Einstellung des Proportionalreglers 14 wird sodann etwas zurückgenommen. In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird der eingestellte erste Normal-Parameter P1 für das Höhenruder durch Zurückschalten des Wahlschalters 13 von der Stellung "1" in die Stellung "0" gespeichert. Anschließend wird der Wahlschalter 13 zur Einstellung eines zweiten Normal-Parameters P2 wieder in die Stellung "1" gestellt und in einem sechsten Verfahrensschritt S6 der Proportionalregler 14 am Sender 1 auf "0" gestellt.
  • In einem siebten Verfahrensschritt S7 wird nunmehr der zweite Normal-Parameter P2 für das Seitenruder mittels des Proportionalreglers 14 eingestellt. Die Einstellung verläuft analog zur Einstellung des ersten Normal-Parameters P1 für das Höhenruder. Sobald der zweite Normal-Parameter P2 für das Seitenruder eingestellt ist, wird in einem achten Verfahrensschritt S8 der Wahlschalter 13 am Sender 1 wieder von der Stellung "1" in die Stellung "0" gebracht, wodurch der eingestellte zweite Normal-Parameter P2 gespeichert wird.
  • Es kann nun der Wahlschalter 13 im achten Verfahrensschritt S8 von der Schalterstellung "0" auf eine Schalterstellung "2" gestellt werden, welche eine Einstellung eines alternativen Parameters für das Seitenruder ermöglicht. Es handelt sich dabei um einen zweiten Heading-Parameter P2A. Im Falle des Seitenruders ist es zweckmäßig, den zweiten Heading-Parameter P2A separat einzustellen. Die Einstellung erfolgt wiederum analog zu den vorhergehenden Einstellungen. Die Speicherung des zweiten Heading-Parameters P2A erfolgt in einem zehnten Verfahrensschritt S10, indem der Wahlschalter 13 am Sender 1 von der Stellung "2" in die Stellung "0" bewegt wird.
  • Anschließend wird das Flächenflugzeug gelandet und die "Parametereinstell-Betriebsweise" deaktiviert.
  • Bei dem in 3 gezeigten Verfahren ist die Einstellung der Normal-Parameter lediglich für zwei Achsen beschrieben. Selbstverständlich ist es möglich, Normal-Parameter auch für ein Flächenflugzeug einzustellen, welches um drei Achsen steuerbar ist, d. h. Querruder aufweist. Ferner ist in 3 die getrennte Einstellung des Heading-Parameters lediglich für das Seitenruder gezeigt. Der Heading-Parameter wird im Falle des Höhen- und der Querruder vorteilhafterweise gleichzeitig mit dem jeweiligen Normal-Parameter automatisch eingestellt. Er kann aber auch – wie in 3 für das Seitenruder gezeigt ist – separat eingestellt werden. Dazu ist analog zur Einstellung des Heading-Parameters für das Seitenruder der Wahlschalter 13 nach der Einstellung des Normal-Parameters unter der Schalterstellung "0" in die Schalterstellung "2" zu stellen und der jeweilige Heading-Parameter mittels des Proportionalreglers 14 einzustellen und zu speichern.
  • Das vorgeschlagene Verfahren zum Einstellen von Parametern bei der Stabilisierungseinrichtung 4 lässt sich einfach während eines einzigen Flugs durchführen. Es sind keine Zwischenlandungen oder dgl. erforderlich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sender
    2
    erster Empfänger
    3
    zweiter Empfänger
    4
    Stabilisierungseinrichtung
    5
    Stromversorgungseinrichtung
    6
    GPS-Sensor
    7
    erste Schnittstelle
    8
    erste Stelleinrichtung
    9
    zweite Schnittstelle
    10
    dritte Schnittstelle
    11
    zweite Stelleinrichtung
    12
    Bildschirm
    13
    Wahlschalter
    14
    Proportionalregler
    P1
    erster Parameter
    P2
    zweiter Parameter
    P2A
    alternativer zweiter Parameter

Claims (17)

  1. Verfahren zum Einstellen von Parametern bei einer Stabilisierungseinrichtung (4) zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Fernsteuerung mit einem Sender (1) und einem im Flächenflugzeug aufgenommenen Empfänger (2, 3) zum Empfangen von vom Sender (1) übermittelten Steuersignalen, wobei der Empfänger (2, 3) mit Stelleinrichtungen (8, 11) zur Steuerung des Flächenflugzeugs verbunden und wahlweise mit der Stabilisierungseinrichtung (4) verbindbar ist, und wobei die Stabilisierungseinrichtung (4) wahlweise in einer Stabilisierungs-Betriebsweise und in einer Parametereinstell-Betriebsweise betreibbar ist, wobei zur Einstellung der Paramater für zumindest zwei Achsen die folgenden Schritte durchgeführt werden: Einschalten der Parametereinstell-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung (4), Verbinden der Stabilisierungseinrichtung (4) mit dem Empfänger (2) während des Flugs mittels eines vom Sender gesendeten Einschaltsignals, Einstellen eines ersten Parameters (P1) für eine erste Achse mittels eines vom Sender (1) an die Stabilisierungseinrichtung (4) gesendeten ersten Einstellsignals, Speichern des ersten Parameters (P1) während des Flugs infolge eines vom Sender (1) gesendeten ersten Speichersignals, Einstellen eines zweiten Parameters (P2) für eine zweite Achse mittels eines vom Sender (1) an die Stabilisierungseinrichtung (4) gesendeten zweiter Einstellsignals, und Speichern des zweiten Parameters (P2) während des Flugs infolge eines vom Sender (1) gesendeten zweiten Speichersignals.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste (P1) und der zweiter Parameter (P2) jeweils durch Senden eines die Verbindung der Stabilisierungseinrichtung (4) mit dem Empfänger (2) trennenden Ausschaltsignals gespeichert werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Parameter (P1, P2) eine maximale Stellgröße bezüglich einer mittels der Stabilisierungseinrichtung (4) zu den jeweiligen Achsen erzeugten Gegensteuerbewegung eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder das zweite Einstellsignal unter Verwendung einer am Sender (1) vorgesehenen Proportionaleinstelleinrichtung (14) erzeugt wird/werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Parametereinstell-Betriebsweise bezüglich der zweiten Achse ein alternativer zweiten Parameter (P2A) mittels eines vom Sender (1) an die Stabilisierungseinrichtung (4) übermittelten alternativen zweiten Einstellsignals eingestellt und während des Flugs infolge eines vom Sender (1) gesendeten weiteren zweiten Speichersignals gespeichert werden kann.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor der Einstellung des alternativen zweiten Parameters (P2A) mittels eines vom Sender (1) übermittelten weiteren Einschaltsignals die Stabilisierungseinrichtung (4) in eine Alternativ-Parametereinstell-Betriebsweise versetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Einstellen und Speichern zumindest des ersten (P1) und des zweiten Parameters (P2) die Parametereinstell-Betriebsweise an der Stabilisierungseinrichtung (4) ausgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Stabilisierungs-Betriebsweise während der aktuellen Flugbewegung eine Geschwindigkeit des Flächenflugzeugs gemessen und in Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit die durch den Parameter (P1, P2) vorgegebene maximale Stellgröße erhöht oder vermindert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit unter Verwendung eines mit der Stabilisierungseinrichtung (4) verbundenen GPS-Sensors (6) oder eines Staurohrsensors gemessen wird.
  10. Stabilisierungseinrichtung (4) zur Stabilisierung einer Fluglage eines ferngesteuerten Flächenflugzeugs, mit einer Steuereinrichtung und einem damit verbundenen Mehrachsen-Gyrosensor, wobei die Steuereinrichtung einen Algorithmus zur Erzeugung von Stabilisierungs-Steuersignalen zur Einstellung von Stelleinrichtungen (8) zur Steuerung des Flächenflugzeugs umfasst, wobei die Steuereinrichtung eine erste Schalteinrichtung zum wahlweisen Betrieb in einer Stabilisierungs-Betriebsweise und in einer Parametereinstell-Betriebsweise aufweist, wobei in der Parametereinstell-Betriebsweise für jede Achse des Gyrosensors ein separater Parametereinstellmodus vorgesehen ist, in welchem ein zur jeweiligen Achse korrespondierender Parameter (P1, P2) entsprechend eines über einen ersten Funkkanal übermittelten Einstellsignals einstellbar ist, und wobei die Steuereinrichtung eine zweite Schalteinrichtung umfasst, mit der bei Empfang eines über einen zweiten Funkkanal übermittelten Schaltsignals von einem ersten Parametereinstellmodus für eine erste Achse auf einen zweiten Parametereinstellmodus für eine zweite Achse umgeschaltet werden kann.
  11. Stabilisierungseinrichtung (4) nach Anspruch 10, wobei mittels der zweiten Schalteinrichtung bei Empfang eines über einen zweiten Funkkanal übermittelten weiteren Schaltsignals vom zweiten Parametereinstellmodus auf einen alternativen zweiten Parametereinstellmodus zur Einstellung eines alternativen zweiten Parameters (P2A) umgeschaltet werden kann.
  12. Stabilisierungseinrichtung (4) nach Anspruch 10 oder 11, wobei in der Stabilisierungs-Betriebsweise während der aktuellen Flugbewegung eine Geschwindigkeit des Flächenflugzeugs gemessen und in Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit eine durch den Parameter (P1, P2) eingestellte maximale Stellgröße vergrößert oder vermindert wird.
  13. Stabilisierungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Geschwindigkeit unter Verwendung eines mit der Stabilisierungseinrichtung (4) verbundenen GPS-Sensors (6) oder eines Staurohrsensors gemessen wird.
  14. Stabilisierungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Steuereinrichtung einen Speicher umfasst, in welchem beim Empfang des Schaltsignals oder des weiteren Schaltsignals der zuvor eingestellte Parameter (P1, P2, P2A) gespeichert wird.
  15. Stabilisierungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei eine erste Schnittstelle (7) zum Anschluss eines Geschwindigkeitssensors, vorzugsweise eines GPS-Sensors (6) oder eines Staurohrsensors, vorgesehen ist.
  16. Stabilisierungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei zumindest zwei zweite Schnittstellen (9) zum Anschluss von Stelleinrichtungen (8) vorgesehen sind.
  17. Stabilisierungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei zumindest eine dritte Schnittstelle (10) zum Anschluss eines Empfängers (2, 3) vorgesehen ist.
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