DE19704279A1 - Automatic flight control method for para-glider - Google Patents
Automatic flight control method for para-gliderInfo
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- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
- G05D1/105—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft specially adapted for unpowered flight, e.g. glider, parachuting, forced landing
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- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
- F41G7/22—Homing guidance systems
- F41G7/226—Semi-active homing systems, i.e. comprising a receiver and involving auxiliary illuminating means, e.g. using auxiliary guiding missiles
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flugsteuerung eines Gleitschirmes gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for flight control a paraglider according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 33 23 685 C2 ist ein Verfahren zur selbsttätigen Annäherung von Submunition aus der Luft an insbes. bewegte Bodenziele bekannt, wobei die Submunition von einer Gleitflugeinrichtung getragen wird, die in Verbindung mit einem oder mehreren, ein Zielgebiet abtastenden Zielsuchsensoren und einer durch diese beeinflußbaren Kurssteuereinrichtung arbeitet. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Gleitflugannäherung der Gleitflugeinrichtung an ein Ziel durch die Aneinanderreihung einer Anzahl von Gleitflugphasen bewirkt, die je einen begrenzten Kurvenflugabschnitt und einen anschließenden Geradeausflugabschnitt einschließen. Innerhalb jeder Gleitflugphase leitet durch ein bei Ortung eines Zieles durch den Zielsuchsensor aus dem Fehlerwinkel zwischen der Sensorsichtlinie zum geordneten Ziel und der momentanen Gleitflugrichtung gebildetes Signal den Kurvenflugabschnitt ein. Nachfolgend wird innerhalb jeder der Gleitflugphasen der Kurvenflugabschnitt in Abhängigkeit von der Größe des Fehlerwinkels nach Einstellung des neuen Kurses in den Geradeausflugabschnitt übergeführt. In Abhängigkeit von Signalen der Zielsuchsensoren wird bei Erreichen einer die Bekämpfung des Zieles ermöglichenden Annäherung der Gleitflugeinrichtung die Submunition aktiviert. Die Gleitflugeinrichtung ist hierbei vorzugsweise von einem steuerbaren Gleitfallschirm gebildet. Die hier zur Anwendung gelangende Steuereinrichtung benutzt eine konventionelle Regelungstechnik, die sehr aufwendig ist, weil ein mathematisches Modell der Gleitflugeinrichtung, d. h. des steuerbaren Gleitfallschirmes, erforderlich ist, wobei eine Quantifizierung externer Störgrößen wie Seitenwindeinfluß, thermischer Auftrieb o. dgl. nur sehr schwer oder sogar unmöglich ist. Konventionelle Regler stellen an die Rechengenauigkeit und an die Rechenkapazität hohe Anforderungen.DE 33 23 685 C2 describes a method for automatic operation Approaching submunitions from the air to moving ones in particular Ground targets are known, with the submunition of one Gliding device is worn in conjunction with one or more scanning a target area Target search sensors and one that can be influenced by them Course control facility works. In this well-known The process is the gliding approach of the Gliding facility to a destination through the Stringing together a number of gliding phases each with a limited cornering section and one include subsequent straight flight section. Within each gliding phase leads through a when locating of a target by the targeting sensor from the error angle between the sensor line of sight to the ordered target and the current glide direction signal formed Cornering section. Below is within everyone the gliding phases depend on the cornering section on the size of the error angle after setting the new one Course in the straight flight section transferred. In Dependency on signals from the target search sensors is at Reaching a target that enables you to fight the target Approach of the gliding device the submunition activated. The gliding device is here preferably from a controllable parachute educated. The one used here Control device uses a conventional one Control technology, which is very complex because of a mathematical model of the gliding device, d. H. of controllable parachute, is required, one Quantification of external disturbances like cross wind influence, thermal buoyancy or the like is very difficult or even is impossible. Conventional regulators replace the Computational accuracy and high computing capacity Conditions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die genannten Mängel mit einfachen Mitteln vermeidet.The invention has for its object a method of to create the type mentioned above, which the Avoid defects with simple means.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the features of claim 1 solved. Preferred further developments are in the Subclaims marked.
Dadurch, daß erfindungsgemäß der Gleitschirm autonom mittels einer Fuzzy-Logik-Steuerung gesteuert wird, ist vergleichsweise einfach eine exakte Aufklärung eines Zielgebietes bzw. ein punktgenaues Verbringen einer Last möglich. Die Zielgebiet-Aufklärung kann aus der Luft z. B. mittels Drohnen oder vom Boden aus bspw. mittels Meßsonden erfolgen. Bei der in ein Zielgebiet zu verbringenden Last kann es sich um Nachschub- und/oder Hilfsgüter usw., oder um Wirksysteme wie Minen, Bomben o. dgl. handeln.Because, according to the invention, the paraglider is autonomous is controlled by means of a fuzzy logic controller comparatively simple an exact explanation of a Target area or a precise transfer of a load possible. The target area reconnaissance can from the air z. B. using drones or from the ground, for example using measuring probes respectively. For the load to be brought to a target area can it be replenishment and / or relief goods etc., or acting systems such as mines, bombs or the like.
Bei der erfindungsgemäß angewandten sog. wissensbasierten Flugregelung wird die jeweilige Ist-Position des Gleitschirmes bestimmt, aus der bestimmten Ist-Position des Gleitschirmes und dem Ziel die jeweils ideale Bahnkurve berechnet, d. h. eine Kursplanung durchgeführt, und durch die besagte wissensbasierte Flugregelung, d. h. durch die Fuzzy-Logik-Steuerung, eine Generierung der Stellkommandos für die Steuerleinen des Gleitschirmes durchgeführt.In the so-called knowledge-based method used according to the invention Flight control is the current position of the Paraglider determined from the determined actual position of the Paraglider and the target the ideal trajectory calculated, d. H. carried out a course planning, and by said knowledge-based flight control, d. H. through the Fuzzy logic control, generation of control commands for the control lines of the paraglider.
Prinzipien der Fuzzy-Logik sind bspw. in der DE-Z "Spektrum der Wissenschaft", März 1993, Seiten 90 bis 103 beschrieben, so daß es nicht erforderlich ist, hierauf detailliert einzugehen. Militärische Anwendungen von künstlicher Intelligenz sind bspw. in der DE-Z "armada International" 2/1989, Seiten 22 bis 30 beschrieben.Principles of fuzzy logic are, for example, in the DE-Z "spectrum der Wissenschaft ", March 1993, pages 90 to 103 described so that it is not necessary on this to go into detail. Military applications from artificial intelligence are, for example, in the DE-Z "armada International "2/1989, pages 22 to 30.
Mit Hilfe der erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Fuzzy-Logik-Steuerung ist nach der Bestimmung der jeweiligen Ist-Position des Gleitschirmes sowie des Zielortes mit Hilfe der Fuzzy-Logik-Steuerung in einfacher Weise eine Kompensation äußerer Einflüsse bzw. Einwirkungen auf den Gleitschirm wie z. B. eines Seitenwindeinflusses, eines Pendelns der am Gleitschirm hängenden Last usw. relativ einfach möglich, so daß ein punktgenaues Verbringen der am Gleitschirm befindlichen Last möglich ist. Bei der Fuzzy-Logik-Steuerung handelt es sich nicht um eine sog. 0/1-Steuerung, sondern um eine sog. "weiche Logik", die nicht nur die beiden Absolutwerte 0 und 1 verarbeitet, sondern auch Zwischenwerte bzw. Zwischenzustände. Diese werden dann wieder in binäre Daten umgesetzt und weiterverarbeitet. With the help of those used according to the invention Fuzzy logic control is after determining the respective actual position of the paraglider and the Destination with the help of fuzzy logic control in simple Way a compensation of external influences or actions on the paraglider such as B. a cross wind influence, a swinging of the load hanging on the paraglider etc. relatively easy, so that a precise placement the load on the paraglider is possible. In the Fuzzy logic control is not a so-called 0/1 control, but a so-called "soft logic" that not only processed the two absolute values 0 and 1, but also intermediate values or intermediate states. This are then converted back into binary data and processed further.
Erfindungsgemäß ist im Bedarfsfall zusätzlich eine Erkennung von Hindernissen implementierbar. Das ist bspw. mittels Radar-Sensoren, Laser-Entfernungsmesser o. dgl. möglich.According to the invention, an additional one is required Obstacle detection can be implemented. That is, for example. by means of radar sensors, laser range finders or the like possible.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Flugsteuerung eines Gleitschirmes. Es zeigen:Further features and advantages result from the following description of details of the Method according to the invention for flight control of a Paraglider. Show it:
Fig. 1 einen Gleitschirm und eine Flugbahn des Gleitschirms in einem Zielgebiet, Fig. 1 shows a paraglider and a flight path of the glider in a target area,
Fig. 2 einen Abschnitt der Flugbahn eines Gleitschirms zu verschiedenen Zeitpunkten, Fig. 2 shows a portion of the trajectory of a paraglider at different times,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der wissensbasierten Flugsteuerung des Gleitschirms, und Fig. 3 is a block diagram of the knowledge-based flight control of the paraglider, and
Fig. 4 eine Diagrammdarstellung der Funktionsweise der Fuzzy-Logik-Steuerung. Fig. 4 is a diagram of the operation of the fuzzy logic controller.
Fig. 1 zeigt in einer Ansicht von oben schematisch einen Gleitschirm 10 zu Beginn eines stabilen Flugzustandes sowie eine Flugbahnkurve 12 des Gleitschirms 10 in ein Zielgebiet 14 bzw. im Zielgebiet 14. Dabei wird die Ausgangsposition und die Ausgangsgeschwindigkeit des Gleitschirmes 10 bestimmt und danach eine ideale Bahnkurve des Gleitschirmes 10 berechnet sowie die Steuerkommandos für den Gleitschirm 10 generiert. Dabei erfolgt mit Hilfe der Fuzzy-Logik- Steuerung eine fortlaufende Anpassung der Flugbahnkurve 12 an den aktuellen Flugzustand des Gleitschirmes 10 und an die auf den Gleitschirm 10 von außen einwirkenden Einflüsse wie Wind o. dgl. Entsprechend der Flugstrategie des Gleitschirmes 10 können mit Hilfe der Fuzzy-Logik-Steuerung beliebige Bahnkurven 12 realisiert werden. Fig. 1 shows in a view from above schematically a wing 10 at the beginning of a stable flight mode and a trajectory curve 12 of the glider 10 in a target area in the target area 14 or 14. The starting position and the exit speed of the paraglider 10 are determined and an ideal trajectory of the paraglider 10 is then calculated, and the control commands for the paraglider 10 are generated. With the help of the fuzzy logic control, the trajectory curve 12 is continuously adapted to the current flight state of the paraglider 10 and to the influences such as wind or the like acting on the paraglider 10 from the outside. According to the flight strategy of the paraglider 10 , Fuzzy logic control of any trajectory curves 12 can be realized.
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt einer Flugbahnkurve 12 mit dem
Gleitschirm 10 bei einem Zeitpunkt t1 und bei einem
nachfolgenden Zeitpunkt t2. Mit VGS ist der Bewegungsvektor
des Gleitschirms 10 zum Zeitpunkt t1 und zum Zeitpunkt t2
bezeichnet. VK bezeichnet den Tangentialvektor zum
Zeitpunkt t1 bzw. t2 an die Flugbahnkurve 12 und e
bezeichnet den Ablagewinkel des Gleitschirms 10, d. h. den
Winkel zwischen den Vektoren VGS und VK. Zum Zeitpunkt t1
ist θ groß und zum Zeitpunkt t2 ist der Ablagewinkel θ
relativ klein. Bezüglich der Heuristiken zur Flugsteuerung
des Gleitschirmes 10 gilt bspw.:
Ablagewinkel θ ungefähr 0 bedeutet für die Fuzzy-Logik-
Steuerung "ziehe an keiner von beiden Steuerleinen des
Gleitschirmes 10";
Ablagewinkel θ < 0 bedeutet "ziehe an der rechten
Steuerleine";
Ablagewinkel θ < 0 bedeutet: "ziehe an der linken
Steuerleine". Fig. 2 shows a portion of a trajectory curve 12 with the glider 10 at a time t1 and at a subsequent time t2. V GS denotes the motion vector of the paraglider 10 at time t1 and at time t2. V K denotes the tangential vector at times t1 and t2 on the trajectory curve 12 and e denotes the angle of deposit of the paraglider 10 , ie the angle between the vectors V GS and V K. At time t1 θ is large and at time t2 the deposit angle θ is relatively small. With regard to the heuristics for flight control of the paraglider 10 , for example:
Tilt angle θ approximately 0 means for the fuzzy logic control "pull neither of the two control lines of the paraglider 10 ";
Deposit angle θ <0 means "pull on the right steering line";
Deposit angle θ <0 means: "pull on the left steering line".
Daraus folgt bspw. gemäß Fig. 4, in welcher die Zugehörigkeitsfunktion Z über dem Ablagewinkel θ dargestellt ist: θ ≈ 0 bedeutet Null; e ungefähr 180° bedeutet "positiv groß" (=PG); θ ungefähr -180° bedeutet "negativ groß" (= NG). Zwischen "0" und "positiv groß"(=PG) existiert gemäß Fuzzy-Logik noch der unscharfe Begriff "positiv klein" (= PK) für positive Zwischenwerte des Ablagewinkels θ bzw. "negativ klein" (= NK) für negative Zwischenwerte des Ablagewinkels Θ. Daraus wird die ent sprechende Regelbasis modelliert.It follows, for example, according to FIG. 4, in which the membership function Z is shown over the offset angle θ: θ ≈ 0 means zero; e approximately 180 ° means "positive large" (= PG); θ approximately -180 ° means "negatively large" (= NG). According to fuzzy logic, between "0" and "positive large" (= PG) there is still the fuzzy term "positive small" (= PK) for positive intermediate values of the filing angle θ and "negative small" (= NK) for negative intermediate values of Storage angle Θ. The corresponding rule base is modeled from this.
Die Fig. 3 verdeutlicht im Block 16 die entsprechende Fuzzy-Regelmenge entsprechend der oben erwähnten Model lierung der Regelbasis innerhalb der durch den Block 18 schematisch angedeuteten wissensbasierten Flugsteuerung des Gleitschirmes 10, d. h. der erfindungsgemäß zur An wendung gelangenden Fuzzy-Logik-Steuerung. Eingangsseitig ist die Fuzzy-Logik-Steuerung 18 mit einem Vergleicher 20 und mit einem Vergleicher 22 kombiniert. Mit dem Verglei cher 20 sind Positionssensoren 24 verbunden, deren durch den Pfeil 26 angedeutete Positionssignale mit der jewei ligen, durch den Pfeil 28 angedeuteten Soll-Position ver glichen wird. Entsprechend sind in Fig. 3 durch den Block 30 Lage-Sensoren schematisch dargestellt, deren durch den Pfeil 32 angedeutete Ist-Lage-Signale mit der jeweiligen Soll-Lage verglichen werden. Die jeweilige Soll-Lage ist durch den Pfeil 34 angedeutet. Fig. 3 illustrates in block 16 the corresponding fuzzy rule set according to the above-mentioned modeling of the rule base within the knowledge-based flight control of the paraglider 10 schematically indicated by block 18 , ie the fuzzy logic control used according to the invention. On the input side, the fuzzy logic controller 18 is combined with a comparator 20 and with a comparator 22 . With the comparator 20 , position sensors 24 are connected, the position signals indicated by the arrow 26 are compared with the respective position indicated by the arrow 28 ver. Correspondingly, position sensors are shown schematically in FIG. 3 by block 30 , the actual position signals indicated by arrow 32 are compared with the respective target position. The respective target position is indicated by arrow 34 .
Der Ablagewinkel Θ wird einer Fuzzifizierung unterzogen, was durch den Block 36 verdeutlicht ist. Die durch den Block 16 angedeutete Fuzzy-Regelmenge wird in einer durch den Block 38 angedeuteten Fuzzy-Inferenzmaschine für die aktuellen Eingangsdaten gemäß Block 36 abgearbeitet. Der Block 40 verdeutlicht die entsprechende Defuzzifizierung. Die dabei gebildeten Signale werden den Stellgliedern 42 des Gleitschirmes 10 zugeführt, wobei sich eine punkt genaue Verbringung des Gleitschirmes 10 mit konstruktiv einfachen Mitteln ergibt.The deposit angle Θ is subjected to fuzzification, which is illustrated by block 36 . The fuzzy rule set indicated by block 16 is processed in a fuzzy inference machine indicated by block 38 for the current input data according to block 36 . Block 40 illustrates the corresponding defuzzification. The signals thus formed are fed to the actuators 42 of the paraglider 10 , which results in a precise transfer of the paraglider 10 using structurally simple means.
In der Darstellung der Fuzzy-Logik-Steuerung 18 ist le diglich der Ablagewinkel Θ als Eingangsvariable des Fuz zy-Systems angegeben. Bei der praktischen Realisierung der Steuerung werden jedoch weitere Eingangsvariablen, wie z. B. die zeitliche Änderung des Ablagewinkels, die Abweichungen von der Soll-Lage und deren zeitliche Ablei tung, sowie die zum gegenwärtigen Zeitpunkt vorherrschen den Windbedingungen (Richtung und Geschwindigkeit), be rücksichtigt. Zur Vereinfachung der Fig. 3 wurde auf die Darstellung dieser Eingangsvariablen verzichtet. Mit Aus nahme des Windeinflusses werden die genannten Größen aus den Ausgangssignalen der Vergleicher 20 und 22 berechnet.In the illustration of the fuzzy logic controller 18 , only the deposit angle le is indicated as an input variable of the fuzzy system. In the practical implementation of the control, however, further input variables, such as. B. the temporal change in the storage angle, the deviations from the target position and their temporal Ablei device, as well as the prevailing at the present time the wind conditions (direction and speed), be taken into account. To simplify FIG. 3, these input variables have not been shown. With the exception of the influence of wind, the variables mentioned are calculated from the output signals of the comparators 20 and 22 .
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19704279A DE19704279A1 (en) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Automatic flight control method for para-glider |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19704279A DE19704279A1 (en) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Automatic flight control method for para-glider |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19704279A1 true DE19704279A1 (en) | 1998-08-06 |
Family
ID=7819347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19704279A Withdrawn DE19704279A1 (en) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Automatic flight control method for para-glider |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19704279A1 (en) |
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- 1997-02-05 DE DE19704279A patent/DE19704279A1/en not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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