DE2103920C3

DE2103920C3 - Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges

Info

Publication number: DE2103920C3
Application number: DE2103920A
Authority: DE
Inventors: Pierre Toulouse Haute- Garonne Ricaud (Frankreich)
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1970-02-04
Filing date: 1971-01-28
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2103920A1; GB1344278A; DE2103920B2; FR2079527A5

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, eiwem Istwert-/SoMwert-Vergleicher und einer Summationsstufe, wobei der Istwertgeber und der Sollwertgeber an den Istwerteingang bzw. an den Sollwerteingang des Istwert'/Sollwert-Vergleichers und der Regelabweichungsausgang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers an einen Additionseingang der Summationsstufe angeschlossen sind.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Regelung des Druckes in der Kabine eines Flugzeuges (vgl. die GB-PS 62 412) werden der Druck in der Kabine als Istwert und der Sollwert für den Druck in der Kabine ausschließlich über den Istwerteingang bzw. den Sollwerteingang in den Istwert-/Sollwert-Vergleicher eingespeist Zusätzlich sind bei der bekannten 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, insbes. unter Berücksichtigung der bei der Kabine eines Flugzeuges als Regelstrecke vorliegenden, stark schwankenden Parameter der Regelstrecke 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 Istwertes vorzusehen.

Ausgehend von dem zuvor dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung nun 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 Differenzierglied mit seinem Differenziereingang an den Istwerteingang des Istwer^/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 erfindungsgemäße 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 zweite Summationsstufe ist dabei mit einem Additionseingang an den Regelabweichungsausgang des Istwer^/Sollwert-Vergleichers, mit

einem Subtraktionseingang über ein Koppelglied an den Istwerteingang des Istwert-ZSollwert-Vergleichers und iiiit 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 Null eL; Ausgangssignal Null abgegeben wird. Ober 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 Signa! 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 Ausführungsbeispiel 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 ausgebildeter Istwertgeber 1 vorgesehen. Der von dem Istwertgeber 1 aufgenommene tatsächliche Druck in der Kabine jo des Flugzeuges ist hier symbolisch mit P bezeichnet. Ins gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Istwertgeber 1 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 Istwertgeber 1 ein Detektor 2b angeschlossen. Über einen Vorverstärker 3 und einen Temperaturkompensator 4 wird der Istwert P des Druckes an einen Anschluß 4a gegeben. Über den Anschluß 4a ist der Istwertgeber 1 mit dem Istwerteingang eines Istwert-ZSollwert-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 Differenziereinganf über den Anschluß 4a mit dem Istwertgeber 1 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 Diffsrenzierausgang des ersten Differenziergliedes 5 steht also die erste Ableitung P' des Istwertes ^es Druckes in der Kabine an, am Differensic. aUbgdiig 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 Summationsstufe 15 ist eine Glättungsstufe 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 Subtraktionseingang über ein Koppelglied 10,11, 12, 14 an den Istwerteingang des IstwerWSollwert-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 Null 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 Sollwertgebei 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 P" 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 Subtraktionseingänge der Summationsstufe 15 angeschlossen sind, öffnend auf das als Stellglied vorgesehene Auslaßventil. Der Druck in der Kabine ändert sich im wesentlichen linear.

Je nach der Einstellung des Koppelgliedes 10,11,12, 14 und der zweiten Summationsstufe 13 wird das vom Regelabweichungsausgang des Istwert'/Sollwert-Vergleichers 8 abgegebene Ausgangssignal verstärkt oder geschwächt, in Abhängigkeit von dem Istwert P des Druckes in der Kabine. Die Schwellwertschalter 10, 11 verhindern dabei, daß ganz geringe Schwankungen schon bis auf die zweite Summationsstufe 13 durchschlagen, indem sie erst oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes durchschalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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-/Sollwert-Vergleicher und einer Summatior.sstufe, wobei der Istwertgeber und der Sollwertgeber an den Istwerteingang bzw. an den Sollwerteingang des Istwert-/ Sollwert-Vergleichers und der Regelabwcichungsausgang 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 Summationsstufe (15) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, 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 Summationsstufe (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, 11, 12, 14) an den Istwerteingang des Istwert-/Sollwert-Vprgleichers (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.