DE102019008219B4 - Antriebssteuerungsvorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber - Google Patents

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Abstract

Eine Antriebssteuervorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber beinhaltet eine Drehzahlerfassungseinheit, die eine Drehzahl eines Hauptrotors erfasst, einen Gyrosensor, der Winkelgeschwindigkeiten von Steuerachsen einschließlich Roll-, Neigungs- und Gierachsen erfasst, und eine Steuereinheit, die ein Steuersignal eines Steuerstellglieds zum Steuern von Bewegungen der Steuerachsen erzeugt, basierend auf den vom Gyrosensor erfassten Winkelgeschwindigkeiten und einem von einem Sender gesendeten Steuersignal. Die Steuereinheit weist Informationen über die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen und Informationen über eine eingestellte Drehzahl des Hauptrotors, die für jeden der Flugzustände des ferngesteuerten Hubschraubers voreingestellt ist auf, und korrigiert die Gyroempfindlichkeiten basierend auf einer Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl, die einem ausgewählten Flugzustand unter den Flugzuständen entspricht, und einer Drehzahl des Hauptrotors, die von der Drehzahlerfassungseinheit erfasst wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Antriebssteuerungsvorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber, wie beispielsweise einen Modellhubschrauber, einen Luftbildfilmhubschrauber, einen Schädlingsbekämpfungshubschrauber oder dergleichen.
  • Hintergrund
  • So weist ein ferngesteuerter Hubschrauber 11 wie ein Modellhubschrauber oder dergleichen im Wesentlichen eine in 3 beispielhaft dargestellte Konfiguration auf. Der Antrieb des ferngesteuerten Hubschraubers 11 wird durch einen Hauptrotor 12 an einer Flugzeugzelle 11a und einen Heckrotor 13, der an einem Heck 11b angebracht ist, gesteuert. Der Hauptrotor 12 erzeugt durch Rotation eine aufsteigende Kraft und steuert den Auf-/Ab-, Vorwärts-/Rückwärts- und Links-/Rechts-Antrieb des ferngesteuerten Hubschraubers 11 durch Einstellen eines Neigungswinkels. Der Heckrotor 13 hat die Funktion, ein durch die Drehung des Hauptrotors 12 verursachtes Reaktionsdrehmoment aufzuheben und die horizontale Rotation des ferngesteuerten Hubschraubers 11 zu steuern.
  • Im ferngesteuerten Hubschrauber 11 ist jedoch eine Gyrovorrichtung (Antriebssteuerungsvorrichtung) an der Flugzeugzelle 11a installiert, um eine Haltung/Position während des Fluges zu stabilisieren, wie z.B. in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2012-245906 offenbart. Die Gyrovorrichtung ist mit einem Gyrosensor zum Erfassen von Winkelgeschwindigkeiten einer Rollachse, einer Neigungsachse und einer Gierachse ausgestattet. Die Gyrovorrichtung vergleicht die Winkelgeschwindigkeiten der vom Gyrosensor erfassten Achsen mit einem Lenksignal, steuert das Stellglied, um dem Lenksignal zu folgen, und steuert den ferngesteuerten Hubschrauber 11.
  • Weiterhin wurde eine Gyrovorrichtung mit einer Regelvorrichtung für einen Motor oder einen Elektromotor in die Praxis umgesetzt. Gemäß der Gyrovorrichtung mit der Regelvorrichtung kann die Drehzahl (U/min) des Hauptrotors 12 auf einem konstanten Niveau gehalten werden, auch wenn sich eine Last des Hauptrotors 12 während des Fluges des ferngesteuerten Hubschraubers 11 ändert.
  • Als ein Sender zur Fernsteuerung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 ist bekannt, dass er eine Flugzustandsfunktion (Flugmodusfunktion) aufweist, die in der Lage ist, die Einstellung der Gyroempfindlichkeit und der Reglerfunktion der Gyrovorrichtung zu ändern.
  • In dieser Flugzustandsfunktion wird der Modus in Abhängigkeit vom Flugzustand (z.B. schweben, schleifen, rollen, automatisches Drehen oder dergleichen) des ferngesteuerten Hubschraubers 11 spezifiziert; der Modus wird durch eine Schaltvorrichtung des Senders geschaltet; und die Drehzahl des Rotors 12, die Bewegungsmenge der drei Achsen (Rollachse, Neigungsachse, Gierachse) und die Gyroempfindlichkeit der drei Achsen sind für jeden Modus voreingestellt.
  • Insbesondere, wenn es darum geht, die Haltung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 mit Hilfe der Flugzustandsfunktion beizubehalten, wird die Drehzahl des Hauptrotors 12 während des Schwebens niedriger als die während des Fluges und die Gyroempfindlichkeit höher als die während des Fluges eingestellt. Im Flug, der einen höheren Schub als das Schweben erfordert, wird die Drehzahl des Hauptrotors 12 höher als beim Schweben und die Gyroempfindlichkeit niedriger als beim Schweben eingestellt, um das Lenken des ferngesteuerten Hubschraubers einfach und präzise zu gestalten.
  • In der herkömmlichen Einstellung jedoch, wenn der ferngesteuerte Hubschrauber 11 fliegt und es schwierig ist, die Gyroempfindlichkeit während des Fluges aufgrund einer Überdrehzahl zu ändern, die durch eine Erhöhung der Drehzahl des Hauptrotors 12 in einem Zustand verursacht wird, in dem die Gyroempfindlichkeit erhöht ist, wird die Gyroempfindlichkeit auf einem hohen Niveau gehalten und die Haltung kann aufgrund der Vibration des Heckrotors 12 instabil sein. Andererseits, wenn die Drehzahl des Hauptrotors 12 verringert wird und es schwierig ist, die Gyroempfindlichkeit während des Fluges zu ändern, da eine Last, wie z.B. ein Segelflug oder dergleichen, in einem Zustand, in dem die Gyroempfindlichkeit verringert wird, aufgebracht wird, wird die Gyroempfindlichkeit auf einem niedrigen Niveau gehalten und die Zelle 11a des ferngesteuerten Hubschraubers 11 kann aufgrund der unzureichenden Gyroempfindlichkeit erschüttert werden.
  • Weiterhin, wenn der Motor oder der Elektromotor des ferngesteuerten Hubschraubers 11 gestoppt wird und der ferngesteuerte Hubschrauber 11 durch Trägheit sinkt und landet, kann die Flugzustandsfunktion durch Betätigen eines Schalters des Senders auf die automatische Dreheinstellung umgeschaltet werden.
  • Im Falle einer automatischen Drehung wird jedoch die Drehzahl des Hauptrotors 12 verringert, so dass es allgemein üblich ist, die Gyroempfindlichkeit auf ein hohes Niveau einzustellen, um die Haltung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 beizubehalten. Daher wird die Steuerung des ferngesteuerten Hubschraubers schwierig. Wenn dann die Flugzeugzelle 11a des ferngesteuerten Hubschraubers 11 gekippt wird, ist es schwierig, die Haltung schnell zu korrigieren. Dementsprechend kann die Landung misslingen oder ein Umkippen kann direkt nach der Landung geschehen.
  • In Anbetracht dessen stellt die vorliegende Offenbarung eine Antriebssteuerungsvorrichtung dar, die in der Lage ist, die Fernsteuerung eines ferngesteuerten Hubschraubers stabiler durchzuführen als im herkömmlichen Fall.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Antriebssteuerungsvorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber vorgesehen, umfassend: eine Drehzahlerfassungseinheit, die eingerichtet ist, um eine Drehzahl eines Hauptrotors des ferngesteuerten Hubschraubers zu erfassen; einen Gyrosensor, der eingerichtet ist, um Winkelgeschwindigkeiten von Steuerachsen, die eine Rollachse, eine Neigungsachse und eine Gierachse beinhalten, zu erfassen; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, um ein Steuersignal eines Steuerstellglieds zu erzeugen, das eingerichtet ist, um Bewegungen der Steuerachsen basierend auf den vom Gyrosensor erfassten Winkelgeschwindigkeiten und einem von einem Sender gesendeten Steuersignal zu steuern; wobei die Steuereinheit Informationen über die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen, die für jeden einer Vielzahl von Flugzuständen des ferngesteuerten Hubschraubers voreingestellt sind, und Informationen über eine eingestellte Drehzahl des Hauptrotors aufweist, die für jeden der Vielzahl von Flugzuständen des ferngesteuerten Hubschraubers voreingestellt sind, und die Gyroempfindlichkeiten basierend auf einer Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors, die einem ausgewählten Flugzustand aus der Vielzahl von Flugzuständen entspricht, und einer Drehzahl des Hauptrotors, die von der Drehzahlerfassungseinheit erfasst wird, korrigiert.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit die Gyroempfindlichkeiten unter Verwendung eines Wertes korrigieren, der durch Multiplikation der Differenz zwischen der von der Drehzahlerfassungseinheit erfassten Drehzahl des Hauptrotors und der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors entsprechend dem gewählten Flugzustand mit einem vorbestimmten Korrekturkoeffizienten erhalten wird.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit Steuerdaten aufweisen, die eine Beziehung zwischen der Differenz und dem Gyroempfindlichkeitskorrekturwert anzeigen, und die Gyroempfindlichkeiten unter Verwendung des Gyroempfindlichkeitskorrekturwerts der Steuerdaten korrigieren, der der Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl und der von der Drehzahlerfassungseinheit erfassten Drehzahl des Hauptrotors entspricht.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit eine Gyrofunktion ausschalten, wenn die Drehzahl des Hauptrotors kleiner oder gleich einer eingestellten Drehzahl ist.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit die Gyroempfindlichkeiten korrigieren, indem es von der proportional-integralen Differenzregelung auf die proportionale Regelung umschaltet.
  • Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen (Rollachse, Neigungsachse, Gierachse) basierend auf der Differenz zwischen der voreingestellten Drehzahl des Hauptrotors entsprechend einem ausgewählten Flugzustand und einer tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors korrigiert und somit kann die Fernsteuerung des ferngesteuerten Hubschraubers im Vergleich zum herkömmlichen Fall stabiler durchgeführt werden.
  • Figurenliste
  • Die Ziele und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen ersichtlich, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
    • 1 ein Blockdiagramm einer Antriebssteuerungsvorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 2 ein Beispiel für Steuerdaten zeigt, die einen Gyroempfindlichkeitskorrekturwert in Bezug auf die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors und der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors anzeigen; und
    • 3 eine Flugzeugzelle des ferngesteuerten Hubschraubers und der Steuerachsen zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, weist eine Gyrovorrichtung 1 neben einer Gyrofunktion eine Reglerfunktion und eine Flugzustandsfunktion (Flugmodusfunktion) auf. Die Gyrovorrichtung 1 ist als Antriebssteuerungsvorrichtung mit einer Einstelleinheit 2, einer Drehzahlerfassungseinheit 3, einem Gyrosensor 4 und einer Steuereinheit 5 eingerichtet. Die Gyrovorrichtung 1 ist z.B. an einer Flugzeugzelle 11a eines ferngesteuerten Hubschraubers 11 installiert, wie in 3 dargestellt.
  • Die Reglerfunktion ist eine Funktion zum Steuern der Drehzahl des Hauptrotors 12 auf eine voreingestellte Drehzahl.
  • Die Flugzustandsfunktion ist eine Funktion zum Festlegen eines Modus in Abhängigkeit von einem Flugzustand (z.B. beim Schweben, beim Looping, beim Rollen, beim automatischen Drehen während der Landung oder dergleichen) des ferngesteuerten Hubschraubers 11. Für jeden Modus sind die Drehzahl des Hauptrotors 12, der Betrag der Bewegungen der Steuerachsen und die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen voreingestellt. Der Modus der Flugzustandsfunktion wird basierend auf einem von einem Sender 6 übertragenen Lenksignal umgeschaltet, das dem Schaltvorgang eines Fahrers entspricht.
  • Wie in 3 dargestellt, beinhalten die Steuerachsen eine Rollachse R (die durch die Zelle 11a in einer von-vornenach-hinten-Richtung eindringt), eine Neigungsachse P (die durch die Zelle 11a in einer Links-Rechts-Richtung eindringt) und eine Gierachse Y (die durch die Zelle 11a in einer aufab-Richtung eindringt).
  • Zunächst wird die in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Gyrosensitivität beschrieben. Die Gyroempfindlichkeit zeigt eine Regelverstärkung der Gyrovorrichtung 1 an. Im Allgemeinen erkennt die Gyrovorrichtung 1 eine Haltungs- bzw. Stellungsänderung der Zelle 11a unter Verwendung des Gyrosensors 4 und verstärkt ein Winkelgeschwindigkeitssignal (Gyrosensorsignal), um ein Korrekturrudersignal (d.h. ein Steuersignal, wie später beschrieben) entsprechend der Größe des verstärkten Winkelgeschwindigkeitssignals an ein später beschriebenes Steuergerät 8 (Servomotor oder dergleichen) zu übertragen und so das Erschüttern der Zelle 11a zu stoppen. Der Grad (die Größe) der Verstärkung des Winkelgeschwindigkeitssignals zu diesem Zeitpunkt ist die Gyroverstärkung, die der Gyroempfindlichkeit entspricht.
  • Mit zunehmender Gyroverstärkung (Gyroempfindlichkeit) erhöht sich daher der Operationsbetrag für das Korrekturruder in Bezug auf die Änderung der Haltung der Zelle 11a. Dementsprechend steigt die Ansprechgeschwindigkeit auf ein Außengeräusch (z.B. der Wind und der Effekt des Reaktionsmoments durch die Drehung des Hauptrotors 12). Wird die Verstärkung (Empfindlichkeit) jedoch übermäßig erhöht, tritt das Schwenkphänomen (Schwingungsphänomen, bei dem die Zelle 11a leicht vibriert) auf, und der Flug wird instabil.
  • Ist dagegen die Gyroverstärkung (Gyroempfindlichkeit) gering, ist es schwierig, die Wirkung der Gyrovorrichtung 1 ausreichend zu erreichen. So wird die Kraft zur Aufrechterhaltung bzw. Beibehaltung der Haltung schwach und das Verhalten wird instabil. Dementsprechend ist es erforderlich, die Gyroverstärkung (Gyroempfindlichkeit) entsprechend zu steuern. Die entsprechende Verstärkung (Empfindlichkeit) variiert je nach den Eigenschaften der Flugzeugzelle 11a und des verwendeten Steuerungsstellglieds 8 (Servomotor oder dergleichen) und muss daher bei Bedarf angepasst bzw. korrigiert werden.
  • Bezugnehmend auf 1 sendet ein Sender 6 ein Lenksignal, das dem Steuerknüppelbetrieb eines Fahrers entspricht (Drosselklappenbetrieb, Querruderbetrieb, Höhenruderbetrieb oder Ruderbetrieb), als Funkwellen, um die Fernsteuerung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 durchzuführen. Ein Empfänger 7 empfängt das Lenksignal vom Sender 6 als Funkwellen, demoduliert die empfangenen Funkwellen auf das ursprüngliche Lenksignal und gibt das Lenksignal an die Gyrovorrichtung 1 aus.
  • Die Einstelleinheit 2 schaltet die Gyrofunktion ein/aus, die Reglerfunktion ein/aus, den Drehzahlsollwert des Hauptrotors 12 und den eingestellten Gyroempfindlichkeitswert der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) für jeden Flugzustand (z.B. schweben, schleifen, rollen, automatisches Drehen beim Landen oder dergleichen), einen Korrekturkoeffizienten einer Gyroempfindlichkeit, wie später beschrieben, oder dergleichen ein.
  • Der eingestellte Gyroempfindlichkeitswert stellt den Betrag der Abweichung von einer gewünschten Position dar, in der die Haltung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 gehalten werden soll, um das Steuerstellglied 8 zu steuern, um die Änderung der Haltung des ferngesteuerten Hubschraubers 11, basierend auf den Winkelgeschwindigkeiten der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y), aufzuheben. Insbesondere wird der eingestellte Gyroempfindlichkeitswert eingestellt, um den Bewegungsumfang einer Taumelscheibe durch PWM-Steuerung des Servomotors für eine Winkelgeschwindigkeit für eine bestimmte Achse im Falle der Wiederherstellung der Haltung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 durch Änderung der Neigung der Taumelscheibe durch die PWM-Steuerung des Servomotors des Steuerungsstellglieds 8 zu bestimmen.
  • Die Drehzahlerfassungseinheit 3 misst eine Drehzahl des Hauptrotors 12, das ist ein Hauptrotorblatt des ferngesteuerten Hubschraubers 11. Die Drehzahlerfassungseinheit 3 erfasst die Drehzahl des Hauptrotors 12 und gibt ein Hauptrotordrehzahlsignal entsprechend der erfassten Drehzahl (Istdrehzahl) an die Steuereinheit 5 aus.
  • Der Gyrosensor 4 ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor zum Erfassen von Winkelgeschwindigkeiten der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) zum Erfassen einer Haltungsänderung des ferngesteuerten Hubschraubers 11. Der Gyrosensor 4 erfasst die Winkelgeschwindigkeiten der Rollachse R, der Neigungsachse P und der Gierachse Y des ferngesteuerten Hubschraubers 11 und gibt Winkelgeschwindigkeitssignale (Rollachsen-Winkelgeschwindigkeitssignal, Neigungsachsen-Winkelgeschwindigkeitssignal und Gierachsen-Winkelgeschwindigkeitssignal) entsprechend den erfassten Winkelgeschwindigkeiten an die Steuereinheit 5 (Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit oder Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a) aus.
  • Die Steuereinheit 5 steuert die Gesamtfunktionen der Gyrovorrichtung 1 und informiert über die Drehzahlsollwerte des Hauptrotors 12 und die eingestellten Gyroempfindlichkeitswerte der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y), die für jeden der Flugzustände (z.B. beim Schweben, beim Looping, beim Rollen, beim automatischen Drehen während der Landung oder dergleichen) des ferngesteuerten Hubschraubers 11 voreingestellt sind.
  • Die Steuereinheit 5 steuert das Stellglied 8 unter Verwendung eines Steuersignals, das basierend auf den Einstellinformationen der Einstelleinheit 2 erzeugt wird, eines Steuersignals vom Empfänger 7, eines Drehzahlsignals des Hauptrotors von der Drehzahlerfassungseinheit 3 und der Winkelgeschwindigkeitssignale der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) vom Gyrosensor 4. Die Steuereinheit 5 beinhaltet eine Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a und eine Stellgliedsteuereinheit 5b.
  • Wenn die Gyrofunktion aktiviert ist, korrigiert die Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) unter Verwendung eines der nachfolgend beschriebenen Verfahren (1) bis (4).
    • (1) Die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen werden basierend auf der Differenz zwischen dem eingestellten Drehzahlwert des Hauptrotors 12 entsprechend dem Flugzustand und der von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfassten tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors 12 korrigiert. Mit anderen Worten, wenn die tatsächliche Drehzahl des Hauptrotors 12 von dem eingestellten Drehzahlwert, der der Reglerfunktion des Senders 7 entspricht, abweicht, werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen basierend auf der Drehzahldifferenz korrigiert.
  • Ein Fall der Korrektur der Gyroempfindlichkeit der Rollachse R wird als Beispiel beschrieben. Unter der Annahme, dass der eingestellte Drehzahlwert des Hauptrotors 12, der in Abhängigkeit vom Flugzustand eingestellt ist, RPMs ist; die von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfasste tatsächliche Drehzahl RPMx ist; der eingestellte Gyroempfindlichkeitswert der in Abhängigkeit vom Flugzustand eingestellten Rollachse R GAINr ist; und der Gyroempfindlichkeitskorrekturkoeffizient (Empfindlichkeitskorrekturwert pro Drehzahldifferenz von 1 U/min) der Rollachse R, der abhängig vom Flugzustand eingestellt ist, COMPr ist, wird die Gyroempfindlichkeit AGAINr der Rollachse R nach der Korrektur als AGAINr=(RPMs-RPMx) × COMPr + GAINr berechnet.
  • Die Gyroempfindlichkeiten der Neigungsachse P und der Gierachse Y nach der Korrektur können ebenfalls auf die gleiche Weise berechnet werden wie bei der Rollachse R.
    • (2) Die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen werden mit dem Gyroempfindlichkeitskorrekturwert korrigiert, der der von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfassten Änderung der tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors 12 entspricht, indem die Gyroempfindlichkeitskorrekturwerte der Steuerachsen verwendet werden, die für jede vorbestimmte Änderung (z.B. 10 U/min) von der Einstelleinheit 2 eingestellt und gespeichert werden.
    • (3) Die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen werden mit Hilfe des Steuerdatensatzes für die Rollachse R, die Neigungsachse P und die Gierachse Y korrigiert. Das heißt, die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen werden auf die Gyroempfindlichkeit der Steuerdaten, die der Differenz zwischen dem eingestellten Drehzahlwert des Hauptrotors 12 in Abhängigkeit vom Flugzustand und der von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfassten tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors 12 entspricht, korrigiert.
  • 2 zeigt ein Beispiel für Steuerdaten der Rollachse R, die den Korrekturwert der Gyroempfindlichkeit in Bezug auf die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors 12 und der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors 12 anzeigen.
  • Bezugnehmend auf 2 stellt die horizontale Achse die Differenz zwischen der tatsächlichen Drehzahl des Hauptrotors 12 und dem eingestellten Drehzahlwert des Hauptrotors 12 (tatsächliche Drehzahl-Solldrehzahl) dar und die vertikale Achse stellt den Gyroempfindlichkeitskorrekturwert der Rollachse R dar, wobei 0 U/min auf der horizontalen Achse der eingestellte Drehzahlwert (z.B. 1500 U/min) des Hauptrotors 12 in Abhängigkeit vom Flugzustand ist. Im Beispiel von 2 ist es notwendig, die Gyroempfindlichkeit etwas mehr zu reduzieren, um die Schwenkbewegung zu unterdrücken, wenn die Drehzahl des Hauptrotors 12 steigt. Dementsprechend ist das Diagramm auf der + Seite und der - Seite asymmetrisch.
  • Im Falle der Korrektur der Gyroempfindlichkeit der in 2 dargestellten Rollachse R, wenn der in Abhängigkeit vom Flugzustand eingestellte Solldrehzahlwert des Hauptrotors 12 1500 U/min und die von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfasste Istdrehzahl des Hauptrotors 12 1560 U/min beträgt, beträgt die Differenz zwischen der Istdrehzahl des Hauptrotors 12 und dem Solldrehzahlwert des Hauptrotors 12 60 U/min und damit wird der Korrekturwert der Gyroempfindlichkeit -10. Die Gyroempfindlichkeit der Rollachse R wird korrigiert, indem der Korrekturwert der Gyroempfindlichkeit -10 zum eingestellten Gyroempfindlichkeitswert addiert wird.
  • In 2, wenn die Differenz ± 100 U/min übersteigt, wird der Korrekturwert für die Gyroempfindlichkeit verwendet, der ± 100 U/min entspricht.
    • (4) Im Falle der Korrektur der Gyroempfindlichkeit nach den Verfahren (1) bis (3), wenn die Drehzahl des Hauptrotors 12 auf eine eingestellte Drehzahl (z.B. 100 U/min) gesenkt wird, werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen auf 0% (die Gyrofunktion ist ausgeschaltet) oder einen Minimalwert unter einem voreingestellten Gyroempfindlichkeitssollwert korrigiert, um die Lenkwirkung zu verbessern (mit anderen Worten, um einem vom Sender gesendeten Lenksignal genauer zu folgen). Alternativ werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen korrigiert, indem von der proportional-integralen Differenzregelung (PID) auf die proportionale Regelung (P) umgeschaltet wird. Da die P-Regelung keine Integrationsfunktion zur wiederholten Integration der Fehler wie bei der PID-Regelung hat, wird die Lenkwirkung verbessert. Selbst wenn die Flugzeugzelle 11a des ferngesteuerten Hubschraubers 11 zum Zeitpunkt der Landung gekippt wird, kann die Haltung daher durch die Manipulation des Steuerknüppels des Senders 6 stabilisiert werden.
  • Die Stellgliedsteuereinheit 5b erzeugt basierend auf den eingestellten Gyroempfindlichkeitswerten der von der Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a korrigierten Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) ein Steuersignal des Stellglieds 8 zum Steuern einer Bewegung der Steuerachsen in Abhängigkeit von den Winkelgeschwindigkeiten der vom Gyrosensor 4 erfassten Steuerachsen und steuert das Stellglied 8 unter Verwendung des Steuersignals zum Folgen des Lenksignals.
  • Das Stellglied 8 beinhaltet ein Rollsteuergerät 8a, ein Neigungssteuergerät 8b und ein Giersteuergerät 8c. Das Stellglied 8 ist als Antriebseinheit mit einem Servomotor konfiguriert, der durch das von der Stellgliedsteuereinheit 5b erzeugte Steuersignal PWM-gesteuert wird. Die Antriebseinheit steuert einen Rollwinkel, einen Neigungswinkel und einen Gierwinkel durch die Drehung des Servomotors, um dem Lenksignal zu folgen.
  • Im Beispiel von 1 ist die Einstelleinheit 2 in der Gyrovorrichtung 1 eingebaut. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise eine separate Vorrichtung, die elektrisch mit der Gyrovorrichtung 1 verbunden sein kann, als Einstelleinheit 2 dienen. Darüber hinaus kann der Sender 6 als die Einstelleinheit 2 verwendet werden, und die Einstellung kann durch den Empfänger 7 durch Betätigen eines Steuerknüppels und eines Schalters des Senders 6 vorgenommen werden.
  • Im Falle der Korrektur der Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen (Rollachse R, Neigungsachse P und Gierachse Y) in der wie vorstehend beschrieben eingerichteten Gyrovorrichtung 1 werden die eingestellte Drehzahl des Hauptrotors 12, die eingestellten Gyroempfindlichkeitswerte der Steuerachsen und die Anzahl der vom Flugzustand abhängigen Bewegungen der Steuerachsen über die Flugzustandsfunktion (Flugmodusfunktion) vorgegeben.
  • Wenn ein Lenksignal, das basierend auf der Betätigung eines Bedieners erzeugt wird, als Funkwellen vom Sender 6 übertragen wird, um eine Fernsteuerung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 durchzuführen, empfängt der Empfänger 7 die Funkwellen vom Sender 6, moduliert die empfangenen Funkwellen in das ursprüngliche Lenksignal und gibt das Lenksignal bei der Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a der Gyrovorrichtung 1 ein. Weiterhin werden die Einstellinformationen der Einstelleinheit 2, das Hauptrotordrehzahlsignal der Drehzahlerfassungseinheit 3 und die Winkelgeschwindigkeitssignale der Steuerachsen des Gyrosensors 4 in die Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a eingegeben.
  • Die Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a korrigiert die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen mit einem der oben beschriebenen Verfahren (1) bis (4). Wenn dann die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen durch die Gyroempfindlichkeitskorrektureinheit 5a korrigiert werden, erzeugt die Stellgliedsteuereinheit 5b ein Steuersignal des Stellglieds 8 in Abhängigkeit von den Winkelgeschwindigkeiten der vom Gyrosensor 4 erfassten Steuerachsen basierend auf der korrigierten Gyroempfindlichkeit der Steuerachsen und steuert das Stellglied 8 über das Steuersignal, um dem Lenksignal zu folgen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Gyroempfindlichkeiten der Achse R, der Neigungsachse P und der Gierachse Y basierend auf der Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors 12 im gewählten Flugzustand und der von der Drehzahlerfassungseinheit 3 erfassten Drehzahl des Hauptrotors 12 korrigiert. Dementsprechend kann die Fernsteuerung des ferngesteuerten Hubschraubers 11 im Vergleich zum herkömmlichen Fall stabiler durchgeführt werden.
  • Insbesondere, wenn der ferngesteuerte Hubschrauber 11 aufgrund einer Erhöhung der Drehzahl des Hauptrotors 12 mit einer Überdrehzahl fliegt, kann die Gyroempfindlichkeit als Reaktion auf die Erhöhung der Drehzahl verringert werden. Dadurch kann der stabile Flug ohne Vibration des Heckrotors 13 realisiert werden.
  • Wenn der Motor oder der Elektromotor des ferngesteuerten Hubschraubers 11 abgestellt wird und der ferngesteuerte Hubschrauber 11 mit der automatischen Drehfunktion landet, wenn die Drehzahl des Hauptrotors 12 auf ein bestimmtes Niveau (z.B. 100 U/min) gesenkt wird, werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen auf 0% (die Gyrofunktion ist ausgeschaltet) oder einen Minimalwert unter einem voreingestellten Gyroempfindlichkeitssollwert eingestellt. Alternativ werden die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen von der P-Steuerung korrigiert. Dementsprechend können die Gyroempfindlichkeiten beim Landen des ferngesteuerten Hubschraubers verringert und die Haltung korrigiert werden, auch wenn die Flugzeugzelle 11a des ferngesteuerten Hubschraubers 11 gekippt ist, da das Lenksignal, das dem Steuerknüppelbetrieb eines Fahrers entspricht, genauer verfolgt werden kann.
  • Während die Ausführungsform der Antriebssteuerungsvorrichtung des ferngesteuerten Hubschraubers der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten sind andere Ausführungsformen, Beispiele und Operationstechniken, die vom Fachmann auf der Grundlage der oben beschriebenen Ausführungsform erstellt werden, vom Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst.

Claims (5)

  1. Antriebssteuerungsvorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber, umfassend: eine Drehzahlerfassungseinheit (U/min), die eingerichtet ist, um eine Drehzahl eines Hauptrotors des ferngesteuerten Hubschraubers zu erfassen; einen Gyrosensor, der eingerichtet ist, um Winkelgeschwindigkeiten von Steuerachsen, die eine Rollachse, eine Neigungsachse und eine Gierachse beinhalten, zu erfassen; und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, um ein Steuersignal eines Steuerstellglieds zu erzeugen, das eingerichtet ist, um Bewegungen der Steuerachsen basierend auf den vom Gyrosensor erfassten Winkelgeschwindigkeiten und einem Lenksignal, das von einem Sender gesendet wird, zu steuern; wobei die Steuereinheit Informationen über die Gyroempfindlichkeiten der Steuerachsen, die für jeden einer Vielzahl von Flugzuständen des ferngesteuerten Hubschraubers voreingestellt sind, und Informationen über eine eingestellte Drehzahl des Hauptrotors aufweist, die für jeden der Vielzahl von Flugzuständen des ferngesteuerten Hubschraubers voreingestellt sind, und die Gyroempfindlichkeiten basierend auf einer Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors, die einem ausgewählten Flugzustand aus der Vielzahl von Flugzuständen entspricht, und einer Drehzahl des Hauptrotors, die von der Drehzahlerfassungseinheit erfasst wird, korrigiert.
  2. Antriebssteuervorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Gyroempfindlichkeiten unter Verwendung eines Wertes korrigiert, der durch Multiplikation der Differenz zwischen der von der Drehzahlerfassungseinheit erfassten Drehzahl des Hauptrotors und der eingestellten Drehzahl des Hauptrotors entsprechend dem gewählten Flugzustand mit einem vorbestimmten Korrekturkoeffizienten erhalten wird.
  3. Antriebssteuervorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit Steuerdaten aufweist, die eine Beziehung zwischen der Differenz und dem Gyroempfindlichkeitskorrekturwert anzeigen, und die Gyroempfindlichkeiten unter Verwendung des Gyroempfindlichkeitskorrekturwerts der Steuerdaten, der der Differenz zwischen der eingestellten Drehzahl und der Drehzahl des von der Drehzahlerfassungseinheit erfassten Hauptrotors entspricht, korrigiert.
  4. Antriebssteuervorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine Gyrofunktion ausschaltet, wenn die Drehzahl des Hauptrotors kleiner oder gleich einer eingestellten Drehzahl ist.
  5. Antriebssteuervorrichtung für einen ferngesteuerten Hubschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit die Gyroempfindlichkeiten durch Umschalten von einer proportional-integralen Differenzsteuerung auf die proportionale Steuerung korrigiert.
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