DE2103920B2 - Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges - Google Patents
Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines FlugzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges, der über
einen Einlaß ständig Luft zugeführt wird und die über ein als Stellglied dienendes Auslaßventil mit der
Atmosphäre in Verbindung steht, mit einem Istwertgeber, einem Sollwertgeber, einem Istwert-/Sollwert-Vergleicher
und einer Summationsstufe, wobei der Istwertgeber und der Sollwertgeber an den Istwerteingang
bzw. an den Sollwerteingang des Istwert-ASollwert-Verglcichers
und der Regelabwcichungsausgang des Istwert-/Sollwert-Vergleichcrs
an einen Additionseingang der Summationsstufe angeschlossen sind.
Hei einer bekannten Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Hugzcuges (vgl. die GB-PS
i 02 4 i 2i werden der Dmck in uci Kabine uis Isivvori
und der Sollwert für den Druck in der Kabine ausschließlich über den Istwerteingang bz.w. den
Sollwerteingang in den Istwert-ZSoIlwert-Vergleicher
eingespeist. Zusätzlich sind bei der biekannten Einrichtung
zwei Rückkopplungskreise, nämlich ein Rate Feedback- und ein Fine Feedback-Kreis verwirklicht
Das mit dieser Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges erreichbare regelungstechnische
Verhalten ist noch nicht voll befriedigend, ι insbes. unter Berücksichtigung der bei der Kabine eines
Flugzeuges als Regelstrecke vorliegenden, stark schwankenden Parameter der Regeis trecke selbst.
Im übrigen ist es allgemein bei Einrichtungen zur Regelung bekannt (vgl. Schäfer, Grundlagen der
■ selbsttätigen Regelung, München 1953, Seiten 48 und 49), zur Verbesserung des regelungstechnischen Verhaltens
Differenzierglieder zur Bildung der ersten und ggf. auch der zweiten Ableitung des Istweirtes vorzusehen.
Ausgehend von dem zuvor dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung ni-i die Aufgabe zugrunde,
das regelungstechnische Verhalten der bekannten Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine
eines Flugzeuges zu verbessern, insbes. den besonderen Gegebenheiten bei der Regelstrecke »Flugzeugkabine«
bestmöglich anzupassen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung: zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges, bei der die
zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß zwei Differenzierglieder
vorgesehen sind, daß das erste Dilferenzierglied mit seinem Differenziereingang an den Istwerteingang des
Istwert-/Sollwert-Vergleichers und mit seinem Differenzierausgang an einen ersten Subtraktionseingang
der Summationsstufe sowie das zweite Differenzierglied mit seinem Differenziereingang an den Differenzierausgang
des ersten Differenziergliedes und mit seinem Differenzierausgang an einen zweiten Subtraktionseingang
der Summationsstufe angeschlossen sind. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung des
Druckes in der Kabine eines Flugzeuges ist bei einem sehr einfachen schaltungstechnischen Aufbau eine
weitestgehend lineare Änderung des Druckes in der Kabine in Richtung auf den jeweils vorgegebenen
Sollwert gewährleistet. Auch bei vergleichsweise stark schwankenden Parametern der Regelstrecke »Flugzeugkabine«
arbeitet die erfindungsgemäQe Einrichtung zuverlässig und mit nur geringen Regelschwingungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist
zwischen dem Differenzierausgang des ersten Differenziergliedes und dem ersten Subtraktionseingang der
Summationsstufe eine Glättungsstufe angeordnet. Diese Glättungsstufe gewährleistet, daß kurzzeitige, schnelle
Änderungen des Druckes in der Kabine nicht mit der vollen Amplitude auf den ersten Subtraktionseingang
der Summationsstufe gelangen. Durch die vorzugsweise einstellbare Zeitkonstante der Glättungsstufe wird
dabei das Ausmaß der Glättung, d. h. also das Ausmaß der Wirkung von kurzfristigen und schnellen Schwankungen
des Druckes in der Kabine auf das als Stellglied dienende Auslaßventil bestimmt.
Zweckmäßigerweise kann in der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine
eines Flugzeuges zusätzlich eine zweite Summationsstufe, vorzugsweise mit einstellbarer Ausgangsgröße,
vorgesehen sein. Diese /weile Summationsstufe ist dabei mit einem Additionscingang an den Regelabweichungsausgang
des istwcr! /Sollwert■ Vergleichers, mi«.
einem Subtraktionseingang über ein Koppelglied an den
Istwerteingang des lstwerWSollwert-Vergleichers und
mit ihrem Ausgang an den Additionseingang der ersten Summationsstufe angeschlossen. Vorzugsweise ist dabei
das Koppelglied so ausgeführt, daß bei einer positiven Regelabweichung (Istwert größer als Sollwert) das
eingangssignal nicht invertiert, bei einer negativen Regelabweichung (Istwert kleiner als Sollwert) invertiert
wird und bei der Regelabweichung Nuil ein Ausgangssignal Null abgegeben wird. Über das
Koppelglied wird das Ausgangssignal des Istwertgebers, ggf. mit einem einstellbaren Faktor zwischen Null
und Eins multipliziert, an den Subtraktionseingang der
zweiten Summationsstufe gegeben. Dadurch wird das auf den Additionseingang der ersten Summationsstufe
gegebene Signal außer von der Regelabweichung auch noch vom Absolutwert des Druckes in der Kabine des
Flugzeuges beeinflußt
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfühnmgsbeispiel darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges.
Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges ist zunächst ein als Druckfühler ausgeDÜdeler
Istwertgeber I vorgesehen. Der von dem Istwertgeber 1 aufgenommene tatsächliche Druck in der Kabine
des Flugzeuges ist hier symbolisch mit P bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Istwertgeber t
einem Oszillator 2a zugeordnet. Das vom Oszillator 2a ausgesandte Signal wird in Abhängigkeit von dem
Istwert P des Druckes in der Kabine des Flugzeuges moduliert. Ausgangsseitig ist an den Islwerlgeber 1 ein
Detektor 2b angeschlossen. Über einen Vorverstärker 3 und einen Temperaturkompensator4 wird der Istwert P
des Druckes an einen Anschluß 4a gegeben. Über den Anschluß 4a ist der Istwertgeber J mit dem Istwerteingang
eines Istwert-/Sollwert-Vergleichers 8 verbunden. Weiterhin ist ein Sollwertgeber 9 vorgesehen, der an
den Sollwerteingang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers 8 angeschlossen ist. Der Regelabweichungsausgang des
Istwert-Sollwert-Vergleichers 8 ist an einen Additionseingang einer Summationsstufe 15 angeschlossen.
Ein erstes Differenzierglied 5 ist mit seinem Differenziereingang über den Anschluß 4a mit dem
Istwertgeber I verbunden bzw. an den Istwerteingang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers 8 angeschlossen. Mit
seinem Differenzierausgang ist das erste Differenzierglied 5 an einen ersten Subtraktionseingang der
Summationsstufe 15 angeschlossen. Weiterhin ist ein zweites Differenzierglied 7 vorgesehen, das mit seinem
Differenziereingang an den Differenzierausgang des ; ersten Differenziergliedes 5 und mit seinem Differenzierausgang
an einen zweiten Subtraktionseingang der Summationsstufe 15 angeschlossen ist. Am Differenzierausgang
des ersten Differenziergliedes 5 steht also die erste Ableitung P' des Istwertes des Druckes in der ι
Kabine an, am Differenzierausgang des zweiten Differenziergliedes 7 steht die zweite Ableitung P" des
Istwertes des Druckes in der Kabine an. Zwischen dem Differenzierausgang des ersten Differenziergliedes 5
und dem ersten Subtraktionseingang der Summations- t stufe 15 ist eine Glätlungsstufe 6 angeordnet. Am
Ausgang der Glättungsstufe 6 und damit am ersten Subtraktionseingang der Summationsstufe 15 steht also
die geglättete erste Ableitung P'* des Istwertes des Druckes in der Kabine an.
Wie die einzige Figur weiter zeigt, ist zusätzlich zu der ersten Summationsstufe 15 eine zweite Summationsstufe
13 vorgesehen, deren Ausgangsgröße einstellbar ist Die zweite Summationsstufe 13 ist mit einem
Additionseingang an den Regelabweichungsausgang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers 8, mit einem Subiraktionseingang
über ein Koppelglied 10,11,12, 14 an den Istwerteingang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers
8 und mit ihrem Ausgang an den Additionseingang der ersten Summationsstufe 15 angeschlossen.
Das Koppelglied 10,11,12,14 besteht seinerseits aus
zwei Schwellwertschaltern 10, 11, einem Polwender 12 und einem Verstärker 14 und ist so ausgeführt daß bei
einer positiven Regelabweichung (Istwert größer als Sollwert) das Eingangssignal nicht invertiert, bei einer
negativen Regelabweichung (Istwert kleiner als Sollwert) invertiert wird und bei der Regelabweichung Null
ein Ausgangssignal NuH abgegeben wird.
Schließlich sind eine Gleichspannungsquelle 16 und eine Wechselspannungsquelle 17 zur Versorgung der
Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges vorgesehen.
Die in der einzigen Figur im Blockschaltbild dargestellte Einrichtung zur Regelung des Druckes in
der Kabine eines Flugzeuges arbeitet wie folgt:
Vor dem Start des Flugzeuges herrscht in der Kabine als Istwert P atmosphärischer Druck. Als Sollwert wird
am Sollwertgeber 9 ein geringerer Druck eingestellt, nämlich beispielsweise der atmosphärische Druck, der
in einer Höhe von 2000 m herrscht. Beim Start des mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehenen Flugzeuges
liegt also zunächst eine positive Regelabweichung vor, während die erste Ableitung P'des Istwertes
und die zweite Ableitung /"'des Istwertes des Druckes
jeweils den Wert Null haben. Die vorliegende Regelabweichung, die über den Istwert-/Sollwert-Vergleicher
8 und die Summationsstufe 15 wirksam wird. beeinflußt das Auslaßventil als Stellglied dahingehend,
daß dann, wenn das Flugzeug an Höhe gewinnt, über das Auslaßventil aus der Kabine des Flugzeuges mehr Luft
abgeführt wird als über den Einlaß zugeführt wird. Somit nimmt der Druck in der Kabine, also der Istwert
P, ab.
Über das erste Differenzierglied und die diesem nachgeschaltete Glättungsstufe 6 gewinnt man einen
von kurzfristigen Schwankungen freien Wert der ersten Ableitung P'* des Istwertes des Druckes in der Kabine.
Über das erste Differenzierglied 5 und das zweite Differenzierglied 7 gewinnt man auch einen Wert für die
zweite Ableitung P" des Istwertes des Druckes. Beide Werte sind im vorliegenden Fall negativ und wirken, da
die Differenzierausgänge der beiden Differenzierglieder 5, 7 an Sublraktionseingänge der Summationsstufe
15 angeschlossen sind, öffnend auf das als Stellglied vorgesehene Auslaßventil. Der Druck in der Kabine
ändert sich im wesentlichen linear.
|e nach der Einstellung des Koppelgliedes 10, 11, 12,
14 und der zweiten Summationsstufe 13 wird das vom Regelabweichungsausgang des Istwert-ZSollwert-Vergleichers
8 abgegebene Ausgangssignal verstärkt oder geschwächt, in Abhängigkeit von dem Istwert P des
Druckes in der Kabine. Die Schwellwertschalter 10, Il
verhindern dabei, daß ganz geringe Schwankungen schon bis auf die zweite Summationsstufe 13 durchschki
gen, indem sie erst oberhalb eines vorgegebenen .Schwellwertes durchschalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges, der über einen Einlaß
ständig Luft zugeführt wird und die über ein als Stellglied dienendes Auslaßventil mit der Atmosphäre
in Verbindung steht, mit einem Istwertgeber, einem Sollwertgeber, einem Istwert-ZSolIwert-Vergleicher
und einer Summationsstufe, wobei der Istwertgeber und der Sollwertgeber an den Istwerteingang
bzw. an den Sollwerteingang des Istwert-/ Soüwert-Vergleichers und der Regelabweichungsausgang
des Istwert-/Sollwert-Vergleichers an einen Additionseingang der Summationsstufe angeschlossen
sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Differenzierglieder (5, 7) vorgesehen sind, daß
das erste Differenzierglied (5) mit seinem Differenziereingang an den Istwerteingang des Istwert/Sollwert-Vergleichers
(8) und mit seinem Differenzierausgang an einen ersten Subtraktionseingang der Summationsstufe (15) sowie das zweite Differenzierglied
(7) mit seinem Differenziereingang an den Differenzierausgang des ersten Differenziergliedes
(5) und mit seinem Differenzierausgang an einen zweiten Subtraktionseingang der Summaiionsstufe
(15) angeschlossen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Differenzierausgang des ersten Differenziergliedes (5) und dem ersten
Subtraktionseingang der Summationsstufe (15) eine Glättungsstufe (6) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine zweite Summaiionsstufe
(13), vorzugsweise mit einstellbarer Ausgangsgröße, vorgesehen ist, und daß die zweite
Summationsstufe (13) mit einem Additionseingang an den Regelabweichungsausgang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers
(8), mit einem Subtraktionseingang über ein Koppelglied (10, U, 12, 14) an den
Istwerteingang des Istwert-/Sollwcrt-Vergleichers (8) und mit ihrem Ausgang an den Additionseingang
der ersten Summationsstufe (15) angeschlossen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (10, 11, 12, 14) so
ausgeführt ist, daß bei einer positiven Regelabweichung (Istwert größer als Sollwert) das Eingangssignal
nicht invertiert, bei einer negativen Regelabweichung (Istwert kleiner als Sollwert) invertiert
wird und bei der Regelabweichung Null ein Ausgangssignal Null abgegeben wird.
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