DE2255760A1 - Steuersystem, insbesondere fuer gasturbinenstrahltriebwerke - Google Patents

Steuersystem, insbesondere fuer gasturbinenstrahltriebwerke

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DE2255760A1
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Rolls Royce 1971 Ltd
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description

KAUFINGERSTRASSE 8 TELEFON 240275
Rolls-Royce (I97I) Limited, London, England.
Steuersystem, insbesondere für Gasturbinenstrahltriebwerke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Anlage, bei der schnelle Einstellungen benötigt werden, um ein optimales Arbeiten der Anlage aufrechtzuerhalten und/oder um eine Beschädigung der Anlage zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die gegenüber den Möglichkeiten herkömmlicher rein linearer Einrichtungen oder bekannter nicht-linearer Einrichtungen wesentlich verbessert ist.
Die Erfindung kann bevorzugt Anwendung finden bei komplexen Systemen, bei denen ein WirkungsZusammenhang besteht zwischen SteuerComputerelementen, bei hydrodynamischen "Muskeln", bei Triebwerksanlagen und bei einem Fahrzeug. Insbesondere ist die Erfindung ,jedoch anwendbar für Gasturbinenstrahltriebwerk^ mit Nachbrenner und/oder Überschallufteinlässen und für Hubschrauber mit einer Rotordrehzahlregeleinrichtung.
Lineare Steuersysteme oder Stellsysteme sind solche Systeme, deren Ausgang mit ausreichender Genauigkeit durch lineare Differentialkoeffizienten beschrieben werden können einschließlich Ableitungen des sich ändernden Eingangs und Ausgangs. Nicht-lineare Steuersysteme können auf diese Weise nicht beschrieben werden. Eine spezielle Eigenschaft linearer Systeme besteht darin, daß sie, wenn sie mit einem kontinuierlichen sinusförmigen Eingang gespeist werden, einen sinusförmigen Ausgang mit der gleichen Frequenz- unterschiedlicher Amplitude und Phase erzeugen, nachdem anfängliche stö-
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rungen ausgeglichen sind. Eine weitere allgemeine Eigenschaft besteht darin, daß, wenn der Eingang eines linearen Systems in einem gegebenen Verhältnis erhöht wird, der Ausgang im gleichen Verhältnis ansteigt, d.h. es ist keine amplitudenabhängige Verstärkung vorhanden. Sämtliche nicht-linearen Systeme haben diese spezielle Eigenschaft nicht und die meisten bekannten nicht-linearen Systeme haben auch die allgemeine Eigenschaft nicht.
Bekannte Beispiele amplitudenabhängiger nicht-linearer Systeme können sich von linearen Systemen durch das Fehlen eines Ansprechens auf kleine Eingangsamplituden unterscheiden infolge von Reibung oder Totgang oder auf große Amplituden infolge ihrer maximalen Verstärkungsfähigkeit, wenn im Gebiet der Sättigung gearbeitet wird. Ein solches Ansprechen kann in gewissen Fällen hingenommen werden, gewöhnlich ist es jedoch nicht von Vorteil. Bekannte lineare Steuerverfahren, die in gewisser Hinsicht nützliche Ergebnisse zeitigen, besitzen Systeme, deren Ansprechrate bei großen Fehlern abrupt ansteigt und es sind außerdem anpassungsfähige Systeme bekannt, die Einrichtungen enthalten, welche den besten Moment zum Aufbringen einer vollen Korrekturleistung vorschreiben. Die erstgenannten Systeme haben geringere Wirkungen und sind fast immer unbefriedigend in der Nähe des Grenzbereiches, wo ein schnelles Ansprechen gerade erforderlich ist, während die letzteren Systeme entweder sehr heftige Korrekturen bei kleinen Fehlern erzeugen oder zu langsam arbeiten, so daß eine Beschädigung auftreten kann.
Eine typische Anlage, die durch herkömmliche lineare Methoden sehr schwierig zu steuern ist, stellt eine Anlage dar, die als "Doppel-integrator" bekannt ist. Ein Beispiel hierfür ist die Nachbrenriei*- düsensteuerung bei einem Gasturbinenstrahltriebwerk, das einen Druckverhältnismesser und einen Ausgang von einem hydraulischen Kolbenantrieb besitzt, dessen Bewegungsgeschwindigkeit proportional dem Fehler gegenüber einem aüdruckverhältnis ist. Hierdurch wird der erste Integrator gebildet. Der Kolbenantrieb ändert den Hub einer hydraulischen Plungerpumpe, die Strömungsmittel nach weiteren
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— "3 —
Kolbenantrieben gelangen läßt, welche die Na chtar ennerdüsenklappen mit einer der Strömung von der Plungerpumpe proportionalen Geschwindigkeit verstellen. Hierdurch wird der zweite Integrator gebildet unter der Annahme, daß das gemessene Druckverhältnis funktionell von der Düsenklappensteilung abhängt.
Wie erwähnt, wäre ein solches System unstabil und es ist die übliche Praxis nach dem augenblicklichen Stand der Technik, Rückführungen einzubauen, um einen der Integratoren in eine proportionale steuereinrlchtung^zuwandeln, indem z.B. eine Rückkopplungsnadel eingesetzt wird, die den scheinbaren Druckverhältnisfehler der Druckverhältnisstufe proportional zur Abweichung von dem abgeglichenen Wert modifiziert. Stattdessen kann der die Düse verstellende KoI-benatrieb auch dadurch proportional gemacht werden, daß die Bewegung des Druckverhältnis-Kolbenantriebs mit jenem des Rückkoppelungs· gestänges, welches die Düsenstellung angibt, kombiniert wird, und indem der Pumpenhub entsprechend gesteuert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die generelle Eigenschaft linearer Systeme aufrechtzuerhalten, die darin liegen, daß sie unempfindlich gegenüber der Eingangsamplitude sind, so daß dann, wenn ein optimales Ansprechen bei irgendeiner Amplitude erfolgt, auch bei anderen Amplituden ein solches optimales Ansprechen vorhanden ist, wobei derartige Systeme keine heftigen Korrekturen bei kleinen Fehlern durchführen.
Die. Erfindung geht aus von einem Steuersystem zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das dem Eingangssignal im wesentlichen proportional ist. Gemäß der Erfindung sind wenigstens zwei Betätigungskreise vorgesehen, von denen jeder eine andere Ansprechrate gegenüber einem empfangenen Eingangssignal aufweist, wobei eine Schalteinrichtung einen oder mehrere dieser Schaltungen in Betrieb setzt, um ein Eingangssignal zu empfangen und eine Steuereinrichtung die
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Schaltvorrichtung steuert, und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen Fehler zwischen einem Eingangssignal und dem entsprechenden Ausgangssignal festzustellen, wobei diese Steuereinrichtung die Schaltvorrichtung gemäß dem Wert des Eingangssignales, des Ausgangssignales oder des Fehlers steuert, wodurch der Fehlefuiinem minimalen Wert gehalten wird.
Vorzugsweise wird die Schaltvorrichtung durch die Steuereinrichtung gemäß dem Vorzeichen zweier oder mehrerer Funktionen gesteuert, welche lineare Kombinationen des Eingangssignals, des Ausgangssignals, des Fehlers und seine Ableitungen sind.
Der Ausdruck "Ableitung" soll im Sinne der Differentialrechnung verstanden werden, d.h. es soll hierunter das gleiche verstanden werden, wie unter einem Differentialkoeffizienten.
Wenigstens einer der Kreise kann unstabil oder im Grenzbereich unstabil sein, wenn er im Betrieb befindlich ist.
Vorzugsweise sind zwei Betriebskreise vorhanden.
Die Schaltvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie jeweils nur einen Arbeitskreis einschaltet, um ein Eingangssignal zu empfangen, oder sie kann auch so ausgebildet sein, daß einer oder beide Arbeitskreise in Betrieb gesetzt werden, um jeweils ein Eingangssignal zu empfangen.
Vorzugsweise umfaßt das Steuersystem zwei Betriebskreise, von denen der erste, wenn er in Betrieb befindlich 1st, ein sehr schnelles und möglicherweise unstabiles Ansprechen auf ein Eingangssignal bewirkt, während der zweite, wenn er im Betrieb befindlich ist, eine rapide Umkehr des Ansprechens des ersten Betriebskreises verursacht, so daß wenigstens ein Teil der beim schnellen AnB prechen erzeugten Energie vernichtet wird. Das Steuersystem ist vorzugsweise derart
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angeordnet, daß bei der Reduktion des Fehlers dieser so schnell als möglich vermindert wird und das Ansprechen der jeweiligen im Betrieb befindlichen Schaltung wird zu einer vorbestimmten Zeit durch die Steuereinrichtung überwacht, die den anderen Betriebskreis in Arbeitsstellung überführt, um ein Überschwingen zu vermindern.
Hierdurch wird ein schnelleres Ansprechen- innerhalb gegebener Grenzen, z.B.,bei einer gegebenen maximalen Beschleunigung und Verzögerung, erreicht, als dies mit einer einzigen linearen Steuereinrichtung innerhalb der gleichen Grenzen, möglich wäre.
Die Erfindung ist für Betriebsschaltungen anwendbar, die "stückweise" linear sind, d.h. die Betriebsschaltungen arbeiter; als lineare Systeme zwischen den Schaltpunkten, sie sind aber grundsätzlich nioht linear. Die Anwendung der Erfindung ist aber nicht auf solche Systeme beschränkt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 bis 3 Blockschaltbilder, welche die Grundschaltungselemente des Steuersystems nach der Erfindung erkennen lassen. Diese Figuren repräsentieren nicht verschiedene Systeme, sondern nur unterschiedliche Zeichnungsdarstellungen des gleichen Systems und sie sind mathematisch äquivalent* Die Figuren 2 und 5 zeigen nur die Triebwerkssteuerteile des Systems, während der Schaltungsteil allen drei Figuren gleich ist.
Fig. 4 zeigt eine Schaltung für ein Steuersystem gemäß der Erfindung in der Anwendung auf eine Anlage der Bauart mit Doppelintegrator.
Fig. 5 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Flugzeuges mit einem Steuersystem gemäß der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Form der Schaltung nach Fig.4.
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In den Pig.1,2 und j5 ist ein Regelsystem mit geschlossener Schleife veranschaulicht. In Fig.l stellt der Block 16 die Übertragungsfunktion des Ausgangsantriebs*y Iu steuerndem Triebwerk dar. Wenn fn (+) = +l,dann werden die Fig.l und 2 identisch. Fig. j5 repräsentiert das Verfahren, das zur Berechnung der Ausführung des Systems benutzt wird.
Die Figur zeigt ein Regelsystem mit geschlossener Schleife bekannter Bauart, bei welchem der Ausgang des Systems mit dem Eingang verglichen wird und bei dem der Fehler verstärkt und dazu benutzt wird, den Ausgang im Sinne einer Verminderung des Fehlers zu modifizieren.
Der Eingang des Steuersystems wird einem Fehlerdetektor 10 über die Leitung 12 zugeführt und der Fehlerdetektor wird auch durch ein Ausgangssignal über die Leitung 14 von der zu steuernden Anlage 16 gespeist.
Der Fehlerdetektor 1st mit einem Schalter 18 verbunden und parallel hierzu liegt ein Funktionsgenerator 20. Der Schalter hat zwei Stellungen und hat die Aufgabe, den Fehler nach einem von zwei Steuerstufen 22 oder 24 zu übermitteln je nach seiner Stellung.Die beiden Steuerstufen sind an die Anlage 16 angeschlossen, die einen Endausgang erzeugen, der dem Eingang folgen soll und nach dem Fehlerdetektor 10 über die Leitung 14 rückgekoppelt ist, um den Fehler zu bestimmen.
Der Funktionsgenerator 20 berechnet aus dem Fehlersignal zwei oder mehrere Funktionen fn (1) fn (2) usw., die lineare Kombinationen des Fehlersignals und seiner Ableitungen darstellen und diese Funktionen werden über Leitungen 22,24 einer logischen Schaltstufe 26 zugeführt, die die Lage des Schalters 18 bestimmt.
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Die logische Schaltstufe 26 besteht aus einer Gruppe von Schaltungselemente^ die das Vorzeichen der Funktionen fn(l), fn (2) usw. feststellen und das Vorzeichen des Ausganges der logischen Stufe gemäß der Korabination der Vorzeichen der Eingänge der logischen Schaltstufe (26) festlegen und die Stellungen des Schalters 18 gemäß diesem Ausgang steuern. Die Tabelle, die das Verhalten der logischen Schaltstufe 26 repräsentiert, hat die gleiche Form wie die Wertetabellen, die bei neuzeitlichen Datenverarbeitungsanlagen benutzt werden. ■
Die Gleichung fn (I)=O, fn (2)=0 usw. definieren Bedingungen, bei denen eine Schaltung stattfindet.
Fig. 4 zeigt ein Steuersystem gemäß der Erfindung in seiner Anwendung auf eine Anlage der Doppelintegratorbauform.
Das System besteht aus acht Grundkomponenten wie folgt:
1. Ein Fehlerdetektor, der den Eingang mit dem Ausgang vergleicht, der bei allen existierenden Regelschleifen definitionsgemäß zurückgeführt wird. .
2. Ein Funktionsgenerator, der zwei oder mehrere Funktionen
des Fehlers und des Ausgangs und ihrer Ableitungen berechnet und die Ergebnisse in Form.digitaler Impulse liefert und.zwar an eine
5. logische Schaltsteuerstufe oder an eine Anordnung von Komparatoren und Torschaltungen, die die Funktionen vergleichen und einen Schalter 4 gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs steuern.
4. Der Schalter, der im geschlossenen Zustand ein Signal durchtreten läßt, das den erforderlichen Dämfungsausdruck repräsentiert, wird erzeugt durch:
5. einen Integrator, der die Anderungsrate des Ausgangs der Anlage 8 berechnet. Stattdessen könnte die Änderungsrate an einer geeigneten Stelle in der Anlage 8 gemessen werden.
6. Ein Summierungsverstärker, der den Dämpfungsausdruck mit dem Fehler in den erforderlichen Proportionen kombiniert, wenn der Schalter eingeschaltet ist und nur ein Signal hindurchtreten läß^ das den Fehler repräsentiert, wenn der Schalter abgeschaltet ist.
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7. Einen Konverter, der das Steuersignal in eine geeignete Form
umwandelt, um die Anlage 8 zu steuern, z.B. die Brennstoffströmung, die Geschwindigkeit der Kolbentriebe oder ihre Lage, die Motorspannung oder die Strömung eines chemischen Mittels steuert.
8. Die Anlage, deren Ansprechen auf das Steuersignal im wesentlichen durch die Übertragungsfunktionsgleichung ausgedrückt werden kann, die einem Doppelintegral oder einer ähnlichen Funktion entspricht, die schwierig stabil zu halten ist.
Der Fehlerdetektor besteht aus einem Summierungsverstärker und
wird mit einem Eingang über die Leitung 30 un(3 einem Ausgangssignal von der Leitung 3I gespeist. Das Ausgangssignal wird von der Anlage 8 abgenommen und wird über einen Verstärker 32 und eine
Verstärkungsänderungsstufe 33 geleitet, bevor es dem Summierungsverstärker 1 zugeführt wird. Der Ausgang des Fehlerdetektors I
wird dem Summierungsverstärker 6 und über die Leitung 34 dem
Funktionsgenerator 2 zugeführt.
Der Funktionsgenerator besteht aus einein Summierungsintegrator
35 und zwei Summierungsverstärkern 36 und 37. Der Ausgang des
Fehlerdetektors wird über die Leitung 34 und eine Verstärkungsänderungsstufe 38 dem Summierungsintegrator 35 zugeführt und
über eine Verstärkungsänderungsstufe 39 einem Summierungsverstärker 36. Der Ausgang des Summierungsintegrators 35 wird durch
eine Verstärkungsänderungsstufe 40 einem Summierungsverstärker
36 zuführt. Diese Anordnung ist an rieh bekannt und sie arbeitet in der Weise, daß der Auegang des Verstärkers 36 eine angenäherte Differentiation des Eingangs der Leitung 34 liefert, d.h. des
Fehlers, der vom Lummierungsverstärker 1 festgestellt wird.
Der Ausgang des Summierungsverstärker ε 36' wird einem Summierungtverstärker 37 zusammen mit zwei weiteren Signalen zugeführt, von denen das eine vorn Ausgang des Suminierungsverstärkers 6 über eine
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VerstärKungsänderungsBtufe 42 zugeführt wird, der den Eingang der Anlage repräsentiert und daner die zweite Ableitung des Ausgangs 28 der Anlage darstellt* Das andere signal wird vom Ausgang eines Verstärkers 4j über eine Verstärkungsänderungsstufe 41 zugeführt, die durch den Integrator 5 über eine Leitung 55 und eine Verstarkungsänderungsstufe 52 gespeist wird und die erste Ableitung des Ausgangs der Anlage darstellt.
Der Ausgang des SuiHiHierungsverstärkers yj stellt daher eine lineare Kombination dieser drei Eingänge dar, ate die Schältfunktion f2 bilden.
Der Ausgang des Summlerungsverstärkers 57 und ein weiteres Signal vorn Verstärker 43 wird der logischen Schaltstufe > zugeführt/ Dieses letztere Signal stellt die erste Ableitung des Ausgangs der Anlage dar und bildet die Schaltfunktion fl. Die logische Sehaitsteuerung 3 besteht aus zwei Komparatoren 44 und 45 und zwei UND-Stufen 46 und 4j und einer ODER-Stufe 48.
Der Ausgang des SuramierungsVerstärkers 37 wird dem Komparator· 45 zugeführt, der feststellt, ob der Ausgang positiv oder negativ ist. Wenn der Ausgang positiv Ist, wird der UHD-Stufe 46 ein Signal mit festem Wert zugeführt und wenn der Wert negativ ist, wird ein gleiches Signal dem tiND-Gatter 47 zugeführt. In gleicher Weise wird ein Signal dem UND-Gatter 46 zugeführt, wenn der Ausgang fl des Verstärkers 43 positiv ist und wenn dieser Ausgang negativ ist, dann wird dieses Signal der UND-Stufe 47 zugeführt. Wenn zwei Signale der UUD-Stufe 56 zugeführt werden, ergibt sich ein Ausgang nach der ODER-Stufe 48 und wenn der UHD-Stufe 47 zwei signale zugeführt werden, dann ergibt sich ebenfalls ein Ausgang für die ODER-Stufe 48. Wenn Jedoch nur ein Signal jeder UMD-Stufe geliefert wirö, dann erhält man keinen Ausgang;
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Wenn der ODER-Stufe 48 kein Ausgang geliefert wird, dann erzeugt sie einen Ausgang,um den Digital-Analog-Schalter 4 zu unterbrechen. Wenn kein Ausgang vorhanden ist, dann ist der Schalter angeschaltet. Normalerweise liefert eine ODER-Stufe auch einen Ausgang, Vienn zwei Eingänge empfangen werden, jedoch sollte dies bei der beschriebenen Anlage nicht auftreten. Falls irgendeine Gefahr besteht, daß zwei Eingänge auftreten, wäre es möglich, eine Warnanlage (nicht dargestellt) vorzusehen, die anzeigt, daß die logische Schaltsteuerung 3 fehlerhaft arbeitet.
Der Ausgang des Summierungsverstarkers 6 wird dem Suramierungsverstärker JJ zugeführt, wie dies vorstehend erwähnt wurde und außerdem einer Verstärkungsänderungsstufe 51. Der Ausgang dieser Stufe ^l wird dem Antrieb und dem Summierungsintegrator 5 zugeführt. Der Ausgang des Surnmierungsintegrators 5 wird über eine Verstärkungsänderungsstufe 52 einem Verstärker 4j5 zugeführt, dessen Ausgang einem Digital-Analog-Schalter 4 zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers 43 wird außerdem dem Summierungsverstärker yj zugeführt, der einen Teil des Funktionsgenerators 2 bildet, wie weiter oben erwähnt. Der Ausgang des Schalters 4 wird einem Summierungsverstärker 6 zugeführt. Auf diese Weise hat die Schaltung51*^ Arbeitskreise: Der erste Kreis ist dann wirksam, wenn der Schalter 4 abgeschaltet ist und das Signal vom Sumraierungsverstärker 1 nach der Verstärkungsänderungsstufe 50, dem Suinmierungsverstärker 6, der Verstärker ungsänderungsstufe 51 nach dem Antrieb 7 gelangt. Dies ist die Arbeitsweise für schnelles Ansprechen oder schnelle Beschleunigung. Der zweite Arbeitskreis ist dann v/irksam, wenn der Schalter 4 angeschaltet ist. Hierdurch wird die den Summierungsintegrator 5 die Verstärkungsänderungsstufe 52 und den Verstärker 43 umfassende Schaltung mit dem Summierungsverstärker 6 verbunden, wodurch eine Dänjfung eingeführt wird, die durch den Summierungsintegrator ^ erzeugt wird. Diese Arbeitsweise bringt eine Verzögerungskraft in das der Anlage zugeführte Signal.
Des Steuersystem wird auf diese Weise zwischen zwei Arbeitskreisen umgeschaltet in Abhängigkeit von dem Fehler «wischen Eingang i
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Ausgang und den Ableitungen des Fehlers zwischen Eingang und Ausgang und,den.Ableitungen des Fehlers und dem Ausgang.
Einige der Komponenten können mechanisch oder hydraulisch dargestellt werden, jedoch erscheint es zweckmäßig, den Funktionsgenerator 2 und die logische Schaltsteuerung J elektronisch auszubilden.
Vorstehend wurde ein Steuersystem mit hur zwei Arbeitskreisen beschrieben. Es kann Jedoch vorteilhaft im Hinblick auf die Erlangung
: sein
einer genaueren Steuerung für. andere Typen von Eingänge!/,in den Systemen drei oder vier Sehaltfunktionen mit einer entsprechend vergrößerten Zahl von Komparatoren und Stufen in der logischen Schaltsteuerung 5 zu benutzen. Eine Schaltung mit vier Schaltfunktionen ist-in Fig.6 dargestellt. Ansonsten ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei der Schaltung nach Fig.4.
Fig.5 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Senkrechtstarters, der um die Längsachse durch Luftdüsen über Rohre gespeist wird, die die vom Triebwerk des Kompressors abgezapfte Luft nach Stelldüsen an den äußersten Enden des Flugzeuges leiten. Dies ist eine Doppelintegratoranlage, die durch ein Steuersystem gemäß der Erfindung gesteuert wird. Soweit möglich, wurden die gleichen Bezugszeichen wie bei Fig.4 benutzt.
Das Flugzeug oder die "Anlage" 8 ist mit hinsichtlich ihres Querschnitts veränderbaren Düsen 37,57A ausgestattet, die durch Antriebe 7,7A in Gegenrichtung betätigt werden, derart, daß der gesamte abgezapfte Luftstrom'durch die Düsen im wesentlichen konstant bleibt. Die Arbeitsrate der Antriebe 7j7A kann als so-schnell angenommen werden, daß nur eine vernachlässigbare Verzögerung bei der Erzeugung der gewünschten Winkelbeschleunigung zustandekommt.
Es soll angenommen werden, daß sich das Flugzeug 8 nach einer
gegen
Störung, z.B. einer Windböe, in einem Winkel .9 /über der. Horizontalen angestellt befindet und es erwünscht ist, diesen Winkel auf
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Null zu verringern. Der Winkel Q wird durch eine kreiselstabilisierte Plattform 6ü bestimmt, deren Lage fest im Raum ist und der Winkel θ bildet dann den Ausgang 28, der über die Leitung 29 einem Selbststeuergerät 6l zugeführt wird, welches die Komponenten 1,2,3,4 und 6 der Steuereinrichtung nach Fig.4 enthält.
Falls erforderlich, kann ein Abnehmer 62 vorgesehen werden, der die Winkelgeschwindigkeit θ des Flugzeuges relativ zur Plattform 60 mißt und ein Signal über die Leitung ί>3 liefert. Stattdessen kann die Winkelgeschwindigkeit dadurch berechnet werden, daß ein Integrator 5 in dem Selbststeuergerät 6l eingebaut wird.
Das Selbststeuergerät 6l berechnet das erforderliche Korrektursignal gemäß den obenbeschriebenen Verfahren und sendet dieses nach den Antrieben 7/JA über die Leitung 6^,63Α, so daß die Antriebe zugleich im Gegensinn betätigt werden und die Querschnittsflächen der Düsen 137,37A um gleiche, aber entgegengesetzte Beträge geändert werden, um die erforderliche Winkelbeschleunigung 9 des Flugzeuges zu erhalten. Die Winkelstellung des-Flugzejgee ist das zweite Integral der Winkelbeschleunigung, und unter der Voraussetzung, daß die aerodynamischen Kräfte im Schwebezustand vernachlässigbar sind, erzeugt eine gegebene Flächenänderung der Düse 37>57A eine gegebene Winkelbeschleunigung Θ. Um dies zu erreichen, werden die Düsen mit Anzapfluft vom Triebwerk über Anzapfleitungen 64,64A und Kanäle 65,65A mit im wesentlichen konstantem Druck gespeist.
Das Flugzeug kann durch einen ähnlichen Mechanismus In die Querachse und die Hochachse gesteuert werden.
Für ein Senkrechtstartflugzeug, das durch Änderung des Schubes der Hubtriebwerke gesteuert wird, die in Außenbordgondeln angeordnet sind, wird das Ansprechen des Systems noch komplizierter als bei einem Doppelintegral, weil das Triebwerksansprechen langsamer vonstatten geht als bei variablen Düsen, jedoch kann die gleiche
Steuerung benutzt werden.
• A Patentansprüche :
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Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    1. Steuersystem zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das einem Eingangssignal im wesentlichen proportional ist, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens zwei Arbeitskreise (6,5,43,22,24) vorgesehen sind, die eine voneinander unterschiedliche Ansprechgeschwindigkeit gegenüber einem empfangenen Eingangssignal aufweisen, daß Schaltrnittel (4,l8) vorgesehen sind, um eine Betriebsschaltung (6,5*43,22,24).zum Empfang eines Eingangssignales wirksam zu machen, daß eine Steuereinrichtung (^,26) die Schaltvorrichtung (4,18) steuert und daß Mittel (10) vorgesehen sind, um einen Fehler zwischen einem Eingangssignal und dem entsprechenden Ausgangssignal festzustellen, wobei die Steuereinrichtung (5,26) die Schalteinrichtung (4,18) gemäß dem Wert des Eingangssignales, des A-sgangssignales oder des Fehlers steuert, wodurch der Fehler auf einem Mindestwert gehalten wird.
    2. Steuersystem nach Anspruch 1,
    . dadurch gekennzeichnet,· daß die Schaltvorrichtung (4,18) durch eine steuereinrichtung (3,26) gemäß dem Vorzeichen zweier oder mehrerer Funktionen gesteuert wird, welche lineare Kombinationen des Eingangssignals, des Ausgangssignals, des Fehlers und ihrer Ableitungen darstellen.
    ;>. Steuersystem nach Anspruch .1 .oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens einer der Betriebskreise (6,5,23,22,24) im Betrieb unstabil oder in Randbereichen unstabil ist.
    4. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei Betriebskreise (22,24,6,5,4^) vorgesehen sind.
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    $. Steuersystem nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (18) nur einen der Betriebskreise (22,24) auf einmal wirksam macht, um ein Eingangssignal zu empfangen.
    6. Steuersystem nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzei chnet , daß die Schaltvorrichtung (4) einen oder beide Schaltkreise (6,5*4^) in Betrieb setzt, um jeweils ein Eingangssignal zu empfangen.
    7. Steuersystem nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzei chnet , daß die erste Betriebsschaltung (6), wenn sie auf Empfang eines Eingangssignales umgeschaltet ist, ein schnelles und möglicherweise unstabiles Ansprechen gegenüber dem Eingangssignal hat,und daß die zweite Betriebsschaltung (5,4j5), wenn sie auf Empfang des Eingangssignales geschaltet wird, eine sehr schnelle Umkehrung des Ansprechens der ersten Betriebsstufe (6) liefert, so daß wenigstens ein Teil der bei dem schnellen Ansprechen erzeugten Energie vernichtet wird.
    8. Steuersystem nach den Ansprüchen 4 bis 1J, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der betreffenden, in Betrieb gesetzten Betriebsstufe zu einer vorbestimmten Zelt durch eine Steuervorrichtung überwacht wird, die die andere Betriebsschaltung in Betrieb setzt, um ein überfahren zu vermindern.
    9. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Betriebsschaltungen gegenüber einem Eingangssignal ein nicht-lineares Ansprechen besitzen.
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    10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Ärbei-csschalt.ungen zwischen den Schaltpunkten ein lineares Ansprechen haben.
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DE2255760A 1971-11-17 1972-11-14 Regler, insbesondere zur Fluglagesteuerung eines mit Gasturbinentriebwerken ausgerüsteten Flugzeugs Expired DE2255760C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5333571A GB1413791A (en) 1971-11-17 1971-11-17 Control systems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2255760A1 true DE2255760A1 (de) 1973-07-05
DE2255760B2 DE2255760B2 (de) 1977-09-08
DE2255760C3 DE2255760C3 (de) 1979-09-13

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ID=10467421

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2255760A Expired DE2255760C3 (de) 1971-11-17 1972-11-14 Regler, insbesondere zur Fluglagesteuerung eines mit Gasturbinentriebwerken ausgerüsteten Flugzeugs

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3816715A (de)
JP (1) JPS4861875A (de)
DE (1) DE2255760C3 (de)
FR (1) FR2160612B1 (de)
GB (1) GB1413791A (de)
IT (1) IT970906B (de)

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