DE1802217A1 - Geschwindigkeitsregler fuer Flugzeuge - Google Patents

Geschwindigkeitsregler fuer Flugzeuge

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DE1802217A1
DE1802217A1 DE19681802217 DE1802217A DE1802217A1 DE 1802217 A1 DE1802217 A1 DE 1802217A1 DE 19681802217 DE19681802217 DE 19681802217 DE 1802217 A DE1802217 A DE 1802217A DE 1802217 A1 DE1802217 A1 DE 1802217A1
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speed
amplifier
servomotor
control deviation
signal
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Application number
DE19681802217
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English (en)
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Buchholz Dipl-Ing Hans-Dieter
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Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
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Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
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    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/0615—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind
    • G05D1/063—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind by acting on the motors

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Description

Patentanmeldung Pluggerätewerk Bodensee GmbHt 777 Überlingen/Bodensee
Gesohwindigkeltsregler für Flugzeuge
Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsregler für Flugzeuge ρ durch den in Abhängigkeit von einem Gesohwindigkeitsmeßwert (z.B0 Staudruck oder Anstellwinkel) über einen Stellmotor eine ßßschwindigkeitsstellgröße - zur Regelung der Fluggeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft - veränderbar isJJo
Bei bekannten Geschwindigkeitsreglern sucht man» die Regelabweichung, dohc die Differenz zwischen einem Gesohwindigkeitssollwert vgoll und einem Gesohwindigkeitsistwert vi8+» dadurch klein zu halten, daß der Verstärkungsfaktor für die Regelabweichung bei im übrigen linearen Verhältnissen möglichst groß gehalten wird. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Unruhe des Stellgliedes (Gashebel) zur Veränderung der Treibstoffzufuhr. Man erhält eine entsprechende Schubunruhe, doh» der Schub wird bei relativ geringen Regelabweichungen schon stark erhöht oder vermindert, so daß abwechselnd die Triebwerke aufheulen oder stark gedrosselt werden. Wenn man jedoch den Verstärkungsfaktor geringer hält, dann besteht die Gefahr, daß unerwünscht große Regelabweichungen, also Abweichungen der Fluggeschwindigkeit von dem Geschwindigkeit ssollwert auftreten»
00S820/1076
Hierdurch können gefährliche Zustände auftreten, beispielsweise, wenn die Pluggeschwindigkeit auf einen Wert absinkt, bei welchem die Strömung abreißt und der- Auftrieb in Fortfall kommtο
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nächteile der vorbekannten Geschv/indigkeitsregler zu vermeiden«.
Spezieller liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Geschwindigkeitsregler zu schaffen, welcher bei kleinen Regelabweichungen relativ "weich" arbeitet, doh» eine relativ geringe Kreiaverstärkung besitzt, und auf kleinere Regelabweichungen mit relativ geringen Schubänderungen reagierte der aber trotzdem ein Auftreten unerwünscht großer Regelabweichungen verhindert»
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem Stellmotor ein oder mehrere nichtlineare Glieder zur Erzielung einer mit wachsender Regelabweichung ansteigenden Kreisverstärkung vorgeschaltet sind.
Der Regler paßt sich dadurch selbst an die jeweiligen Srfordernisse an0 Bei großen Regelabweichungen arbeitet er mit einer höheren Kreisverstärkung und einer entsprechend schnelleren Schubverstärkung, so daß die größeren Regelabweichungen schnell auf ein ungefährliches Maß zurückgeführt werden können,. Im Normalfall bei at malen Regelabweichungen ist der Verstärkungegrad jedoch relativ gering»
009820/1076
Hierdurch wird die insbesondere "bei Flugzeugen in der zivilen !Luftfahrt unerwünschte Schubunri.he vermieden.
Die Erfindung kenn dadurch verwirklicht werden, daß dem Stellmotor ein Verstärker mit geknickter, für größere Eingangseignale steilerer Kennlinie vorgeschaltet ist» Der Verstärker kann auch eine mehrfaoh geknickte Kennlinie besitzen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, duß dem Stellmotor ein Multiplikatorglied vorgeschaltet ist, an dessen einem Eingang ein der Regelabweichung proportionales Signal und an dessen anderem Eingang die Summe eines die Grundverstärkung dee Hultiplikatorgliedes bestimmenden konstanten Signals und eines ebenfalls von der Hegelabweichung abhängigen Signals anliegt. Das Ausgange-Bignal dee Multiplikatorgliedes hängt dann quadratisch von der Regelabweichung ab, wobei durch einen Summanden des einen Eingangssignal eine konstante Grundverstärkung bei der Regelabweichung Null sichergestellt istb
TJm bei der quadratischen Kennlinie im Regelkreis eine Instabilität der Regelung zu vermeiden, kann das besagte Summensignal dem Multiplikatorglied über einen Begrenzer zugeführt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, «laß der von der Regelabweichung abhängige Anteil des Sunuaenaignals über ein Schwellwertglied aufgeschaltat iaio Der Regelkreis arbeitet dann linear, solange der durch das Schwellwertglied bestimmte Schwellwert der Regelabwuichung nicht überschritten wird.
009820/107C ·*· ORIGINAL
-4-
Bei Überschreitung dieses SchwellwerteE erfolgt eine entsprechende Veränderung dee Verstärkt ngsgrades.
Die Glieder im Regelkreio können symmetrisch aufgebaut sein, d.h. auf positive und negative Regelabweichungen in gleicher Weise ansprechen. In vielen Fällen ist ein solches empfindliches Ansprechen jedoch nur bei Regelabweichungen in einer Richtung erwünscht, wenn beispielsweise beim Landeanflug eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit auf keinen Fall unterschritten werden darf, während ein gewisses überschreiten des eingestellten Sollwertes noch keine nachteiligen Folgen hat.
Einige AusfUhrungabeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen schematisoh dargestellt und im folgenden beschrieben:
Figur 1 zeigt als Blockschaltbild ein erstes Ausführungabeispiel eines erfindungsgemäßen Reglers.
Figur 2 zeigt als Blockschaltbild eine abgewandelte Form des Reglers von Figur
Figur 3 zeigt einen Regler ähnlich Figur 1 mit symmetrischer Kennlinie für positive und negative Regelabweichungen.
.5-
009820/1076
Geschwind igjJiaj^ßiöiv Figur 4 zeigt einen * \ >( ~ · ähnlich
Figur 3 mit einer mehrfrch geknickten Kennlinie.
Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit stetig veränderlicher Kennlinie.
Figur 6 zeigt eine Abwandlung dea Geeohwindigkeits· regiere von Figur 5»
In den Ausführungsformen von Figur 1 bin 4 bezeichnet jeweils 10 einen Verstärker mit nichtlinearer Kennlinie. Mit 12 ist in allen Figuren ein linearer Regler einschließlich dee Stellmotors bezeichnet. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist eine einfach geknickte Kennlinie des Verstärkers 10 vorgesehen« Es wird die gemessene Fluggeschwindigkeit Vj8-J; mit einem Geechwindigkeitssollwert ν80χ^ verglichen und die Differenz als Regelabweichung /^v auf den Eingang des Verstärkers 10 gegeben. Für kleine Regelabweichungen Δν ist der Verstärker 10 relativ unempfindlich. Für größere Regelabweichungen ^v spricht der Vörstärker mit höherer Empfindlichkeit an. Das Ausgangasignal des Verstärkers wird auf einen üblichen linearen Regler 12 gegeben, der mit einem Stellmotor eine Gasdroasel verateilt.
-6-
009820/1076 BAB original
Bei der Aueführungsform nach Figur 2, die im wesentlichen der Ausführung nach Figur 1 entspricht, besitzt der Verstärker 10 eine doppelt geknickte Kennlinie<>
Während die Kennlinie dea Verstärkers IP bei den Aua- ^ führungsformen nach Figur 1 und 2 für positive und negative Regelabweichungen unterschiedlich ist» ist bei der Anordnung nach Figur 3 eine symmetrisch^ geknickte Kennlinie des Verstärkers 10 vorgesehen. B^j. der Anordnung nach Figur 4 ist eine geknickte Kennlinie symmetrisch für poaitive und negative Regelabweichungen Av gezeigt, die sowohl für positive als auch für negative Werte zwei Knickpunkte zeigt.
Bei der Auaführungsform nach Figur 5 erhält man eine stetig gekrümmte Kennlinie des Reglers. Zu diesem Zweck ist ein !Sultiplikatorglied 14» praktisch ein Verstärker mit steuerbarem Veratärkungagrad, vorgesehen· Es wird w wieder die Differenz Δν = v±B^ - ν βοιτ gebildet und einmal diesem Multiplikatorglied 14 zugeführt» Außerdem wird das Signal /^v bei 16 zu einem konstanten Signal a addiert und über einen Begrenzer 18 auf den zweiten Eingang dea Multiplikatorgliedea 14 gegeben» durch den der Verstärkungsgrad des Verstärkers verändert wird. Die über den Begrenzer 18 zugeführten Signale und das Regelabweichungssignal ^v bestimmen dann multiplikativ den Ausgang des Multiplikatorgliedes oder Verstärkers 14, der auf den üblichen linearen Regler mit Stellmotor 12 geschaltet ist.
009820/1070 Β« o«QINAL
Sf-
Der Begrenzer begrenzt dabei den maximal erreichbaren Veratärkungegrad des regelbaren Verstärkers 14» so daß der Regler nicht unstabil werden kann.
Sie Anordnung nach Figur 6 ist ähnlich aufgebaut wie die Anordnung nach Figur 5. Das Regelabweichungssignal Av wird jedoch dea Summationepunkt 16 über ein Schwellwertglied 20 zugeführt· Bei kleineren Regelabweichungen wird daher der Verstärkungagrad des Verstärkers 14 nur durch das Signal a bestimmt. Der Verstärker 14 arbeitet also mit seiner GrundYerStärkung. Wenn ein bestimmter, durch das Schwellwertglied 20 vorgegebener Schwellwert des ftegelabweichungs signals &r auftritt« so wird das SignaIA ν über das Schwellwertglied 20 zusätzlich im Punkt 16 wirksam und beginnt, den Verstärker 14 "aufzudrehen" · Der Begrenzer 18 sorgt dabei wieder dafür« daß der Verstärkungagrad des Multiplikatorgliedes oder regelbaren Verstärkers 14 einen Maximalwert nicht Überschreitet,
009820/1076

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Geschwindigkeitsregler für Flugzeuge, durch den in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsmeßwert (25.B0 Staudruck oder Anstellwinkel) über einen Stellmotor eine Geschwindigkeiteetellgröße - zur Regelung der Pluggeschwindigkeit gegenüber der unigebenden Luft - veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Stellmotor ein oder mehrere niohtlineare Glieder (10 bzWo 14) zur Erzielung einer mit wachsender Regelabweichung ansteigenden Kreisverstärkung vorgeschaltet sind ο
    Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Stelleotor ein Verstärker (10) mit geknickter, für größere Eingangssignale steilerer Kennlinie vorgesohaltet ist»
    3. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet
    daß der Verstärker (10) eine mehrfach geknickte Kennlinie besitztο
    009820/1076
    Geachwindigkeitaregler nach Anapruch 1, dadurch gekennzeich= net,
    daß» dem Stellmotor ein Multuplikatorglied (14) vorgeachaltet ist, an dessen einem Eingang ein der Regelabweichung proportionales Signal und an dessen anderem Eingang die Summe eines die Grundverstärkung des Multiplikatorgliedes bestimmenden konstanten Signals (a) und eines ebenfalls von der Regelabweichung (A. v) abhängigen Signale anliegtο
    ο Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,daß das besagte Summensignal dem Multiplikatorglied (14) über einen Begrenzer (18) zugeführt wird.
    6ο Geachwindigkeitaregler nach ^napruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß der von der Regelabweichung (^ v) abhängige Anteil dea Summenaignale über ein Schwellwertglied (20) aufgeschaltet 1st»
    009820/1076
    Leerseite
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