DE2828484C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 (DE-Z-Elektronik, 1969, H. 3, S. 65-68).

Ein Beispiel der Anwendung eines derartigen Regelsystems mit einer Rückkopplungsschleife ist das Servo-Steuersystem für die Einstellung eines Ruders bei einem Flugzeug, bei­ spielsweise des Höhenruders, in Abhängigkeit mit der Stel­ lung des vom Piloten bedienten Steuerknüppels. Für die Ein­ stellung der Höhenruder wird die Stellung des Steuerknüppels in Längsachse des Flugzeugs durch mehrere Meßwertumwandler erfaßt, die Sollsignale entsprechend dieser Stellung er­ zeugen und entsprechenden parallel arbeitenden Steuerrechnern zuführen. Diese Steuerrechner erhalten weiterhin als Ist­ signale Rückkopplungssignale von Meßwertumwandlern, welche die Stellung der Höhenruder erfassen, wobei die Rückkopplungs­ signale mit den Eingangssignalen verglichen werden und hier­ aus Fehlersignale (Regelabweichung) erzeugt werden, die bestimmend sind für die Differenz der vom Piloten gewünschten Höhenruderstellung und der tatsächlichen Höhenruderstellung. Von jedem Steuerrechner wird ein Ausgangssignal erzeugt, welches unter normalen Umständen den entsprechenden Stell­ gliedern zugeführt wird, die die Höhenruder so betätigen, daß das Fehlersignal gegen Null geht. Aus Sicherheitsgründen ist es üblich, drei oder mehrere Steuerrechner und eine entsprechende Zahl von Meßwertumwandlern vorzusehen, um die Redundanz des Systems zu erhöhen.

Die Steuerrechner des Regelsystems arbeiten üblicherweise auf analoger Basis. Bei derart analog arbeitenden Geräten wird jede Veränderliche dargestellt durch die Größe eines Parameters, wie beispielsweise Spannung oder Strom. Die Größe eines solchen Parameters kann kontinuierlich über einen großen Wertbereich sich verändern in Abhängigkeit des Werts der Veränderlichen, die durch den Parameter dar­ gestellt wird. Die analoge Verarbeitung der Signale hat den Vorteil, daß die Ansprechgeschwindigkeit des Ausgangs­ signals des Steuerrechners auf Änderungen der Eingangssignale relativ groß ist, die Genauigkeit des Regelsystems jedoch durch äußere Einflüsse auf die Signale nachteilig beeinflußt wird. Im Allgemeinen ist der bestimmende Faktor, der die Ansprechgeschwindigkeit begrenzt, die Ausbreitungszeit der Signale im Rechner und weniger die Anzahl der Rechnungen und ihre Aufeinanderfolge. Die analogen Rechner weisen zudem den Nachteil auf, daß die Rechenschaltweise stets auf be­ stimmte Rechenoperationen zugeschnitten ist, so daß Modi­ fikationen des Rechenprogramms nur mit Schwierigkeiten ver­ wirklicht werden können.

Die Verwendung von digitalen Steuerrechnern hat die relative Bedeutung einer möglichen Begrenzung der Rechengeschwindig­ keit verändert. Die Digitalrechnung umfaßt die Zuordnung der Größe einer Veränderlichen zu einer bestimmten Zahl von endlich vielen einzelnen Inkrementen, die zusammen den Gesamtbereich der möglichen Größen der Veränderlichen um­ fassen. Die digitale Arbeitsweise ermöglicht eine große Flexibilität in einem weiten Bereich von Rechnungen, die durch eine einzige digitale Prozeßeinheit ausgeführt werden können, wobei eine Modifikation des Rechenwegs oder der komplette Ersatz einer Rechnung durch eine andere durch Veränderung des Programms ausgeführt werden kann.

Die Prozeßeinheit kann jedoch zu einem bestimmten Zeitpunkt nur einen Rechenprozeß ausführen. Erst wenn ein Rechenprozeß erfolgt und sein Ergebnis gespeichert ist, kann der nächste Rechenprozeß beginnen. Bis ein voller Rechenzyklus zur Er­ rechnung eines Ausgangssignals vollendet ist, vergeht eine bestimmte Zeitdauer, die von der Schnelligkeit des Rechners und der Anzahl der Rechenprozesse pro Rechenzyklus bestimmt ist. Im Steuerrechner ist es allgemeine Praxis, jedes auf­ einanderfolgende errechnete Ausgangssignal in analoger Form in einem sample-and-hold-Schaltkreis zu speichern, von wo es während der Dauer des folgenden Rechenzyklusses abgreif­ bar ist, bis das Resultat des nächsten Rechenzyklus erhalten wird. Die Ansprechgeschwindigkeit des Steuersystems bei digitalen Rechenvorgängen ist also geringer als bei einer analogen Verarbeitung, jedoch erfolgt die Signalverarbeitung mit größerer Präzision. Von besonderem Nachteil ist, daß zyklische Veränderungen eines Signals mit einer Periode der gleichen Größenordnung oder kürzer als die Periode eines Rechenzyklusses nicht verarbeitet werden, da sie innerhalb der Todzeit des Rechners liegen und es ist daher nicht mög­ lich, derartige zyklische Veränderungen durch das Ausgangs­ signal zu korrigieren.

Im Falle der Steuerung bei einem Flugzeug ist es wünschens­ wert, daß irgendwelche Schwingungen in der Stellung eines Ruders erfaßt und so schnell als möglich neutralisiert wer­ den. Solche Schwingungen können ihre Ursache in einem Flattern eines Betätigungsorgans haben. Falls eine solche Schwingung nicht durch das Flug-Steuersystem gedämpft wird, kann eine gefährliche Instabilität der Fluglage entstehen. In den bekannten Systemen, die auf digitaler Basis arbeiten, wird die notwendige Ansprechgeschwindigkeit lediglich durch Ver­ wendung von sehr schnellen und daher sehr teuren Rechnern erreicht, bei denen ein voller Rechenzyklus innerhalb einer Zeitdauer ausgeführt wird, die geringer ist als die Periode der schnellstmöglichen unerwünschten Schwingung, die auf­ zutreten vermag.

Aus der DE-Z-Elektronik, 1969 H.3, S. 65-68 ist ein Regel­ system nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt, bei dem ein digitaler und ein analoger Rechner verwendet werden. Es findet dort ein digitaler Vergleich von Soll- und Ist­ wert statt und die digitale Regelabweichung wird dem digi­ talen Rechner zugeführt, dessen analog umgeformtes Ausgangs­ signal dem Analogrechner zugeführt wird. Diesem werden weiter­ hin die Soll- und Istwerte in analoger Form zugeführt. Die vom Analogrechner erzeugte Stellgröße steuert dann die Regel­ strecke, von deren Ausgang der Istwert abgegriffen wird. Dieses Regelsystem hat den Zweck, die analoge Regelungs­ schleife mit geringerer Genauigkeit und damit mit weniger Aufwand auszubilden, da die digitale Regelschleife die er­ forderliche Genauigkeit sicherstellt. Wohl wird die Regel­ dynamik des Systems durch die analoge Regelschleife bestimmt, so daß die vorerwähnten zyklischen Veränderungen vom System erfaßt werden, allerdings mit einer in Kauf zu nehmenden hohen Ungenauigkeit.

Es besteht die Aufgabe, das Regelsystem so auszubilden, daß Prozeßrechner verwendbar sind, die keine hohe Arbeitsge­ schwindigkeit aufweisen, trotzdem jedoch auch schnelle Schwingungen ausgeregelt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unter­ ansprüchen entnehmbar.

Da die höherfrequenten Komponenten des Rückkopplungssignals direkt dem analogen Rechner zugeführt werden, ist es nicht erforderlich, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des digitalen Rechners schnell genug ist, um irgendwelchen schnellen Ver­ änderungen des Rückkopplungssignals zufriedenstellend folgen zu können. Lediglich der analoge Rechner muß schnell genug arbeiten können, um den hochfrequenten Veränderungen des Rückkopplungssignals in gewünschter Weise folgen zu können, wodurch eine Instabilität des Steuersystems verhindert wird.

Demgemäß kann in der digitalen Regelschleife der digitale Rechner relativ langsam arbeiten und ist daher billig, ohne daß dadurch die Zuverlässigkeit des Regelsystems und dessen Genauigkeit beeinträchtigt werden würde. Der analoge Rechner weist die notwendige Arbeitsgeschwindigkeit bei relativ ge­ ringen Kosten auf.

Zwei Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Kanals eines Fluglagen-Regelsystems und

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Vierfach- Doppelfehler-Überwachungs-Flugregel­ systems, welches vier Kanäle gemäß Fig. 1 aufweist.

Die nachfolgend beschriebenen Systeme beziehen sich auf Servo-Steuersysteme, bei denen die konventionelle mecha­ nische Verbindung zwischen dem Steuerknüppel und den Steuerrudern ersetzt ist. Die Bewegungen des Steuer­ knüppels werden abgegriffen durch elektrische Meßwert­ umwandler, die elektrische Signale erzeugen, welche re­ präsentativ für diese Bewegungen sind. Die Stellungen der Ruder und die Flugbewegungen des Flugzeugs werden in entsprechender Weise abgegriffen, so daß zwei weitere Signalgruppen erzeugt werden. Diese drei Signalgruppen werden Servorechnern zugeführt, die entsprechende elek­ trische Steuersignale erzeugen, welche den Betätigungs­ gliedern für die Ruder zugeführt werden, so daß die Ruder­ flächen entsprechende Bewegungen und Stellungen einnehmen, welche vom Steuerknüppel bestimmt sind.

Einer der Servorechner zum Einstellen der Höhenruder eines Flugzeugs ist in Fig. 1 gezeigt. Teile dieses Ser­ vo-Computers werden dazu verwendet, weitere Ruder einzu­ stellen.

Entsprechend Fig. 1 werden die Höhenruder 10 des Flug­ zeugs eingestellt durch einen Hydraulikzylinder 11, der über ein Gelenk 12 mit beiden Höhenrudern 10 verbunden ist. Dem Zylinder 11 wird Hydraulikflüssigkeit über ein Steuerventil 13 zugeführt, das durch ein Ventilbetäti­ gungsglied 14 eingestellt wird.

Die Stellung der Gelenkverbindung 12 wird abgegriffen durch einen Meßwertumwandler 15, der ein Analogsignal in Übereinstimmung dieser Stellung einem Flugsteuer­ rechner 16 zuführt. Der Rechner 16 erhält weiterhin Analogsignale von einem Meßwertumwandler 17, der die Stellung des Steuerknüppels 18 in Richtung der Flug­ zeuglängsachse erfaßt.

Weitere Analogsignale, in diesem Fall in Übereinstimmung mit der Flugbewegung, im Speziellen die Änderungsge­ schwindigkeit der Flughöhe, werden dem Rechner 16 von einem weiteren Meßwertumwandler 19 zugeführt.

Der Steuerrechner 16 leitet von diesen Eingangssignalen Zwischen- oder Steuersignale ab, die dem Betätigungs­ glied 14 zugeführt werden, um die Höhenruder 10 in Über­ einstimmung mit der Steuerknüppelstellung einzustellen. Zu diesem Zweck weist der Rechner 16 eine digital arbei­ tende Recheneinheit 20 auf, welche in Übereinstimmung mit dem gespeicherten Programm das geeignete Steuersig­ nal von den Eingangsdaten errechnet. Diese in analoger Form vorliegenden Eingangsdaten werden der Prozeßeinheit 20 über einen Analog-Digital-Konverter 21 zugeführt, der seinerseits die Eingangssignale in zyklischer Folge von einem Multiplexer 22 erhält. Das von der Einheit 20 er­ rechnete digitale Steuersignal wird über einen Digital- Analog-Konverter 23 einem sample-and-hold-Schaltkreis 24 und einem Verstärker 25 zugeführt. Dieser Verstärker 25 vergleicht das Steuersignal mit dem von einem Meß­ wertumwandler 26 gelieferten Signal, wobei dieser Meß­ wertumwandler 26 die Stellung des Steuerventils 13 ab­ greift. Der Meßwertumwandler 26 erzeugt also ein Analog­ signal in Übereinstimmung mit der Stellung des Steuer­ ventils 13 und damit in Übereinstimmung mit der Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Zylinders 11. Dieses Signal wird dem Verstärker 25 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 25 ist bestimmend für den Stellungs­ fehler des Steuerventils 13. Dieses Fehlersignal wird dem Betätigungsglied 14 zugeführt, und zwar in dem Sinne, daß dieser Fehler korrigiert wird. Dies führt zu einer Bewegung des Zylinders 11 und der Gelenkverbindung 12 mit einer geeigneten Geschwindigkeit, wodurch die Stellung des Höhenruders erreicht wird, die vom Piloten durch Einstellen des Steuerknüppels 18 gewünscht wird.

Nachfolgend werden die Rückkopplungsschleifen betrach­ tet. In einer ersten Rückkopplungsschleife ist ein Signal in Übereinstimmung mit der Stellung der Gelenk­ verbindung 12 vorhanden, wie sie vom Meßwertumwandler 15 erfaßt wird. In dieser Rückkopplungsschleife liegt der Digitalrechner 16 und der Verstärker 25. In einer zweiten Rückkopplungsschleife wird ein Signal in Über­ einstimmung der Bewegungsgeschwindigkeit der Gelenkver­ bindung 12 verarbeitet, wie sie vom Meßwertumwandler 26 erfaßt wurde. In diesem Kreis liegt der Verstärker 25, nicht jedoch der Rechner 16. Die erste, das Stellungs­ signal verarbeitende Rückkopplungsschleife umfaßt also digitale und analoge Rechenvorgänge, während die zweite, die Geschwindigkeit betreffende Rückkopplungsschleife lediglich analoge Rechenvorgänge umfaßt.

Das Vorsehen eines Digitalrechners 16 in der das Stellungs­ signal verarbeitenden Rückkopplungsschleife ermöglicht eine Verminderung des komplizierten Aufbaus des Regel­ systems mit verschiedenen Regelstrecken, damit eine fortlaufende korrekte Regelung sichergestellt ist.

Das Vorsehen eines Digitalrechners 16 in der Rückkopp­ lungsschleife für die Stellung führt jedoch zu einer unannehmbaren Beschränkung der Geschwindigkeit, mit der das Signal dem Verstärker 25 in Abhängigkeit von Änderun­ gen der Stellung der Gelenkverbindung 12, wie vom Meß­ wertumwandler 15 erfaßt, zugeführt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die einzelnen Rechenvorgänge zur Errechnung des Steuersignals im Rechner 16 aufein­ anderfolgend in einem Rechenschaltkreis der digitalen Recheneinheit 20 durchgeführt werden. Die Arbeitsge­ schwindigkeit der meisten digitalen Prozeßrechner ist derart, daß der einzelne Rechenvorgang in einem Rechen­ zyklus einige Millisekunden dauert. Das am Ende jedes Zyklusses erzeugte Steuersignal kann folglich nur solche Änderungen der Eingangs- und der Rückkopplungssignale berücksichtigen, die bis zum Start dieses Zyklusses auftreten. Aus diesem Grund entsteht eine Verzögerung von bis zu einer Zyklusdauer zwischen dem Auftreten einer Änderung bei einer Eingangs- oder einem Rückkopp­ lungssignal und dem Auftreten der entsprechenden Änderung im Steuersingal, wobei diese Verzögerung einige Milli­ sekunden dauern kann. Eine solche Verzögerungsdauer ist zu groß im Vergleich mit der Ansprechdauer der Betäti­ gungsglieder, um Störungen im Flugverhalten ausgleichen zu können, so daß die Sicherheit des Flugzeugs beein­ trächtigt ist.

Ein Weg der Verminderung der Verzögerung zwischen Ver­ änderungen eines Rückkopplungssignals und des darauf­ folgenden Ansprechens des Steuersignals besteht in der Verwendung von sehr schnell arbeitenden Digitalrechnern. Solche Rechner sind jedoch schwer herzustellen und des­ halb sehr teuer.

Die Erfindung schlägt einen anderen Weg zur Verminderung der Verzögerung vor, ohne daß es dabei notwendig ist, mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Digitalrechner zu verwenden. Zu diesem Zweck wird dem Digitalrechner 16 vorherrschende niederfrequente Komponenten des vom Meß­ wertumwandler 15 erzeugten Rückkopplungssignals zuge­ führt. Zu diesem Zweck wird das Signal des Meßwertum­ wandlers 15 dem Rechner 16 über einen Demodulator 27 und ein Filter 28 zugeführt. Der Demodulator 27 erhält vom Meßwertumwandler Wechselstromsignale, welche in Über­ einstimmung mit der Stellung der Gelenkverbindung 12 in ihrer Amplitude oder Frequenz moduliert sind. Von die­ sem Wechselstromsignal leitet der Demodulator 27 ein Modulationsfrequenzbandsignal ab, das direkt die Stellung der Gelenkverbindung 15 wiedergibt.

Im Filterschaltkreis 28 wird dieses Eingangssignal einem Tiefpaß-RC-Filter 29 zugeführt, das aus einem Widerstand 30 und einem dazu in Serie geschalteten Kondensator 31 besteht. Es wird weiterhin einem Hochpaß-RC-Filter 32 zugeführt, bestehend aus einem Kondensator 33, der in Serie geschaltet ist mit einem Widerstand 34. Der Ver­ bindungspunkt zwischen dem Kondensator 31 und dem Wider­ stand 30 ist der Tiefpaßausgang des Filters, der mit einem Eingang des Multiplexers 22 des Rechners 16 ver­ bunden ist. Die Verbindung zwischen Kondensator 33 und Widerstand 34 ist der Hochpaßausgang, der mit einem Eingang des Verstärkers 25 verbunden ist. Die gegenüber­ liegenden Anschlüsse des Kondensators 31 und des Wider­ standes 34 sind geerdet. Die Werte der Widerstände 30 und 34 und der Kondensatoren 31 und 33 ist so gewählt, daß durch das Tiefpaßfilter 29 Signale mit einer Frequenz bis zu 10 bis 20 Hz hindurchgehen, während durch das Hochpaßfilter 32 Signale höherer Frequenz hindurchgehen.

Das Signal vom Meßwertumwandler 15 kann als ein Frequenz­ spektrum betrachtet werden, bei dem die niedrigeren Frequenzen langsame Änderungen des Signals des Meßwert­ umwandlers darstellen und damit auch der Stellung der Gelenkverbindung 12, wie beispielsweise Bewegungen, die erforderlich sind, um die Flughöhe des Flugzeugs zu steuern. Diese langsamen Änderungen umfassen Zeitperio­ den in der Größenordnung von einigen Zehnmillisekunden. Andererseits sind im Frequenzspektrum hohe Frequenzen enthalten, welche schnellen kurzzeitigen Änderungen der Stellung der Gelenkverbindung 12 entsprechen, die auftreten, wenn irgendwelche Vibrationen oder Instabili­ täten vorhanden sind. Die Zeitperioden hierbei betragen lediglich 1 oder 2 Millisekunden oder noch weniger.

Da die niederen Frequenzen in erster Linie das dem Fil­ ter 28 zugeführte Rückkopplungssignal bestimmen, folgt das vom Rechner 16 erzeugte Steuersignal ohne unannehm­ bare Verzögerung Änderungen dieses Rückkopplungssignals. Die den niederen Frequenzen zugeordneten Zeitperioden sind wesentlich länger als die Dauer eines Rechenzyk­ lusses in der Recheneinheit 20. Während der Zeit also, während der das Rückkopplungssignal eine langsame zyk­ lische Veränderung durchläuft, wie dies durch die nieder­ frequenten Komponenten dargestellt ist, hat die Rechen­ einheit 20 mehrere Rechenzyklen durchlaufen, so daß sichergestellt ist, daß das Steuersignal einer Änderung des Rückkopplungssignals diesbezüglich fast verzögerungs­ frei folgt.

Das Steuersignal, das dem Verstärker 25 zugeführt wird, wird dort kombiniert mit dem Geschwindigkeitsrückkopp­ lungssignal vom Meßwertumwandler 26 und mit den höher­ frequenten Komponenten des Stellungsrückkopplungssig­ nals, welches vom Hochpaßfilter 32 des Filterschalt­ kreises 28 zugeführt wird. Die höherfrequenten Kompo­ nenten des Stellungsrückkopplungssignals werden also ausgefiltert und nicht digital verarbeitet, sondern durchlaufen lediglich den Demodulator 27 und den Ver­ stärker 25, wobei es sich um analoge Schaltkreise handelt. Die Arbeitsweise eines analogen Schalt­ kreises ist im allgemeinen schneller als diejenige ei­ nes äquivalenten digitalen Schaltkreises, da die ein­ zelnen Rechenvorgänge mehr oder weniger simultan aus­ geführt werden, wobei irgendwelche Verzögerungen in erster Linie bestimmt sind durch Verzögerungen in der Ausbreitung des Signals vom Eingang zum Ausgang des Schaltkreises. Deshalb weist der Verstärker 25 die ge­ wünschte Ansprechgeschwindigkeit für die höherfrequen­ ten Komponenten des Rückkopplungssignals auf, wodurch kurzzeitige Änderungen in der Stellung der Gelenkver­ bindung 12 durch entsprechende Betätigung des Betäti­ gungsgliedes 14 entsprechend compensierbar sind.

Die Eingangssignale vom Meßwertwandler 17, der an den Steuerknüppel 18 gekoppelt ist und vom Meßwertumwandler 19, werden nur dem Rechner 16 zugeführt, wobei keine höherfrequenten Komponenten dieser Signale ausgefiltert oder abgeleitet werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei diesen Eingangssignalen normalerweise keine kurz­ zeitigen Veränderungen auftreten, so daß die Arbeits­ weise und Arbeitsgeschwindigkeit des Rechners ausreichend ist, damit das Steuersignal den Änderungen dieser Ein­ gangssignale folgt.

Wie schon eingangs erwähnt, ist es allgemein üblich, mehr als eine Regelschleife vorzusehen, um sicherzustellen, daß das Flugzeug auch noch dann manövrierfähig ist, wenn eine der Regelschleifen ausfällt. Ein derartiges System mit vier Wirkungskreisen und einer doppelten Fehlerüberwachung ist in Fig. 2 gezeigt.

Das in Fig. 2 gezeigte Regelsystem weist vier Regel­ kreise auf, welche im wesentlichen jeweils demjenigen nach Fig. 1 entsprechen. Gleiche Teile haben in Fig. 2 gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1, jedoch jeweils mit der vorgesetzten Ziffer 1. Das von jedem Rechner 116 erzeugte Steuersignal wird verglichen mit den Steuer­ signalen, die von jedem der anderen Rechner errechnet wurden. Liegt eines dieser Steuersignale außerhalb eines bestimmten Bereichs im Vergleich zu den drei ande­ ren Ausgangssignalen, bedeutet dies, daß der entsprechen­ de Regelkreis fehlerhaft arbeitet. Jedem Rechner 116 ist ein Meßwertumwandler 115 zur Erfassung der Stellung der Gelenkverbindung, ein Meßwertumwandler 117 zum Erfassen der Steuerknüppelstellung, ein Meßwertumwandler 119 zum Erfassen des Flugzustandes, ein Demodulator 127 und ein Filter 128 zugeordnet. Tritt irgendein Fehler in diesen Bauteilen auf, bewirkt dies, daß das Ausgangssignal des entsprechenden Rechners 116 unzulässig von den Signalen der drei anderen Rechner abweicht.

Die Zuverlässigkeit der mechanischen Arbeitsweise der Höhenruder 110 wird sichergestellt durch das Vorsehen von zwei Hydraulikzylindern 111, welche mit den Höhen­ rudern 110 über eine gemeinsame Gelenkverbindung 112 verbunden sind. Jedem Hydraulikzylinder 111 wird Hydrau­ likflüssigkeit über ein Steuerventil 113 zugeführt, wo­ bei die beiden Steuerventile 113 mechanisch miteinander verbunden sind. Jedem Steuerventil 113 sind drei Stell­ glieder 114 zugeordnet. Falls eines der Stellglieder 114 oder der zugehörige Regelschaltkreis ausfällt, ist ein mechanisches Abkoppeln dieses Stellglieds 114 nicht notwendig. Die verbleibenden zwei Stellglieder 114 und die drei Stellglieder 114, die dem anderen Steuerventil 113 zugeordnet sind, reichen aus, um in jedem Fall die Ventile einstellen zu können.

Die Stellglieder 114 werden betätigt durch jeweils einen der sechs Verstärker 125. Vier dieser Verstärker 125 und zwar zwei für jedes Steuerventil 113 erhalten Steuer­ signale direkt von einem der Rechner 116, Geschwindig­ keitsrückkopplungssignale von den entsprechenden Meß­ wertumformern 126 und höherfrequente Komponenten eines Stellungsrückkopplungssignals von den entsprechenden Meßwertumformern 115 über die zugehörigen Filter 128.

Die vier Steuersignale von den Rechnern 116 werden wei­ terhin zwei Monitor-Schaltkreisen 135 zugeführt, welche digital arbeiten. Jeder dieser Monitor-Schaltkreise 135 führt den vorerwähnten Vergleich der vier Steuersignale aus und scheidet dasjenige Signal aus, welches offen­ sichtlich auf einem Fehler beruht. Zu diesem Zweck be­ stimmt der Schaltkreis 135 zuerst, ob die Größe jedes Steuersignals stärker von den anderen Signalen abweicht als dies aufgrund der Größe der Signale zulässig wäre. Die Steuersignale werden akzeptiert, falls keine Differen­ zen vorhanden sind oder falls die Differenzen innerhalb eines zulässigen Bereichs sind. Wird jedoch eine diesen Bereich übersteigende Differenz festgestellt, dann wird dieses Steuersignal zurückgewiesen und dem zugehörigen Regelkreis ein Warnsignal übermittelt, welches eine fehlerhafte Arbeitsweise anzeigt.

Die akzeptierten Steuersignale werden miteinander ver­ mischt, so daß ein einziges Signal erzeugt wird, dessen Wert gleich dem Durchschnittswert der zugelassenen Steuersignale ist. Dieser Vorgang kann darin bestehen, daß nur eines der akzeptierten Signale, welches bei­ spielsweise in der Mitte zwischen den anderen Signalen liegt, weitergeleitet wird, oder es kann auch ein neues Signal errechnet werden. Im letzteren Fall wird üblicher­ weise so vorgegangen, daß das arithmetische Mittel der Werte der akzeptierten Signale errechnet wird.

Das im Monitor-Schaltkreis 135 erzeugte Signal wird ei­ nem von zwei Verstärkern 125 zugeführt, die nicht di­ rekt mit den Rechnern 116 verbunden sind. Diesen bei­ den Verstärkern 125 wird weiterhin ein Geschwindig­ keitsrückkopplungssignal von einem der Meßwertumformer 126 zugeführt, welche mit dem Steuerventil 113 ver­ bunden sind.

Die beiden mit den Monitor-Schaltkreisen 135 verbunde­ nen Verstärker und ihre zugehörigen Stellglieder 114 ermöglichen es, daß das System arbeitet, ohne daß einer der Stellglieder abgekoppelt werden muß, wenn dieser fehlerhaft arbeitet. Die Monitor-Schaltkreise 135 stellen sicher, daß diese beiden Verstärker 125 und ihre zuge­ hörigen Stellglieder 114 mit Signalen gespeist werden, die nicht abhängig sind von einem fehlerfreien Arbeiten von lediglich einem Rechner 116 und den zugehörigen Schaltkreisen.

Um das Auftreten von Differenzen zwischen den Steuer­ signalen der verschiedenen Rechner 116 zu reduzieren, werden die diesen Rechnern 116 zugeführten Signale ebenfalls miteinander verglichen und offensichtlich fehlerhafte Signale ausgeschieden. Zu diesem Zweck tau­ schen die Rechner ihre entsprechenden Eingangs- und Rückkopplungssignale untereinander aus, nachdem diese Signale in digitaler Form vorliegen. Der Austausch er­ folgt über die Leitungen 136. Dies bedeutet also, daß die Signale für jeden Parameter, die bei fehlerfreier Arbeitsweise in jedem Rechner 116 verarbeitet werden, untereinander gleich sind. Die durch diesen Datenaus­ tausch erhaltenen Werte dienen dann dazu, in den Rech­ nern 116 die Ausgangssignale zu erzeugen.

Wie die Fig. 2 zeigt, werden ebenfalls die von den Fil­ tern 128 den Rechnern 116 zugeführten Stellungsrück­ kopplungssignale durch die Rechner 116 untereinander verglichen. Der Vergleich erfolgt hierbei in digitaler Form. Hierdurch wird der Aufbau des mehrere Wirkungs­ kreise aufweisenden Regelsystems wesentlich vermindert. Falls ein derartiger Vergleich der Stellungssignale nicht erfolgt, würde es notwendig sein, sechs weitere Monitor- Schaltkreise vorzusehen, ähnlich wie die Monitor-Schalt­ kreise 135, wobei jeweils ein Monitor-Schaltkreis einem Verstärker 125 und dem zugehörigen Stellglied 114 zuge­ ordnet wäre. Durch die Vereinheitlichung der Eingangs­ signale für die vier Rechner 116 wird auch erreicht, daß feststellbar ist, ob ein Rechner oder ob ein daran ange­ schlossener Meßwertumwandler fehlerhaft arbeitet.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, wird die mögliche Begrenzung der Ansprechzeit des Sy­ stems vermieden, die auftreten würde, wenn die Stellungs­ signale insgesamt die Rechner 116 durchlaufen würden. Den Rechnern 116 werden nur die vorherrschenden nieder­ frequenten Komponenten der Stellungsrückkopplungssignale zugeführt, die dort zuerst miteinander verglichen und sodann in den Rechnern verarbeitet werden. Die höher­ frequenten Komponenten dagegen werden direkt vier Ver­ stärkern 125 zugeführt, jedoch nicht den beiden anderen Verstärkern 125, die mit den Monitor-Schaltkreisen 135 verbunden sind.

Wie die Fig. 2 zeigt, werden die höherfrequenten Kompo­ nenten untereinander nicht miteinander verglichen. Dies ist jedoch nicht von Bedeutung, da die Stellungsänderun­ gen der Gelenkverbindung 112, welche durch die höherfre­ quenten Komponenten repräsentiert werden, von kurzzeitiger Natur sind. Demzufolge erzeugen sie keine langzeitige Diskrepanzen zwischen den Signalen in den einzelnen Wirkungskreisen, welche durch Vergleich der Größe der Signale ausgeglichen werden müßten. Diese langzeitigen Diskrepanzen treten primär nur bei den niederen Fre­ quenzen der Rückkopplungssignale auf, und ein Ver­ gleich ist deshalb nur bei diesen erforderlich. Ein Datenvergleich kann natürlich auch durchgeführt werden bezüglich der Daten der Meßwertumformer 117 und 119.

Die beiden Verstärker 125, die an die Monitor-Schalt­ kreise 135 angeschlossen sind, erhalten keine höher­ frequenten Komponenten der Stellungsrückkopplungssignale. Dies ist jedoch bedeutungslos, da die vier anderen Ver­ stärker 125 in ausreichender Weise auf diese Signale ansprechen und die kurzzeitige, eine geringe Amplitude aufweisende Natur dieser Signale nur in kleinen, kurz­ zeitig auftretenden Differenzen zwischen den Ausgangs­ signalen dieser vier Verstärker 125 und der Ausgangs­ signale der beiden Verstärker 125 resultiert, denen die­ se hochfrequenten Komponenten nicht zugeführt werden.

Teile der Rechner 16 bzw. 116 werden auch dazu verwen­ det, die Bewegungen anderer Ruder des Flugzeugs zu steuern. Der Digitalrechner 20, der Analog-Digital- Konverter 21, der Multiplexer 22 und der Digital-Analog- Konverter 23 werden zu diesem Zweck in einer Aufein­ anderfolge von Daten der einzelnen Ruder beaufschlagt. Der sample-and-hold-Schaltkreis 24, der Verstärker 25, der Demodulator 27 und der Filter 28, sowie nach Fig. 2 der Monitor-Schaltkreis 135 sind jedoch lediglich der Höhenrudersteuerung zugeordnet. Den anderen Rudern sind entsprechende Schaltkreise beigegeben.

Claims (7)

1. Regelsystem mit einem ersten digitalen Rechner, dem ein einen Sollwert darstellendes Eingangssignal und ein einen Istwert dar­ stellendes Rückkopplungssignal zugeführt wird und der ein Zwischen­ signal erzeugt, das einem zweiten analog arbeitenden Rechner zuge­ führt wird, der ein Ausgangssignal für ein Stellglied erzeugt, dessen vom Ausgangssignal bestimmte Stellung von einem ersten Meßwertumwandler erfaßt wird, der das der Stellung proportionale Rückkopplungssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungssignal ein in Übereinstimmung mit der Stellung des Stellgliedes moduliertes Wechselstromsignal ist, dessen nieder­ frequente Komponenten als Istwert dem digitalen Rechner (16) und dessen höherfrequente Komponenten dem Eingang des analogen Rechners (25) zugeführt werden.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Eingang des analogen Rechners (25) ein weiteres Rückkopplungssignal zugeführt wird, das proportional der Bewegungsgeschwindigkeit des Stellglieds ist.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wechselstromsignal des ersten Meß­ wertumformers (15) einem Tiefpaß- und einem Hochpaßfilter (29, 32) zugeführt wird, wobei das Tiefpaßfilter (29) mit dem digitalen Rechner (16) und das Hochpaßfilter (32) mit dem analogen Rechner (25) verbunden ist.

4. Regelsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Rückkopplungssignal von einem zweiten Meßwertumformer (26) erzeugt wird, der mit einem Steuerglied verbunden ist, dessen Stellung die Bewegungsge­ schwindigkeit des Stellgliedes bestimmt.

5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied ein Verstellzylinder (11) und das Steuerglied das Steuerventil (13) dieses Verstell­ zylinders (11) ist.

6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere digitale Rechner (116) und mehrere analoge Rechner (125) parallel zueinander geschaltet sind, die Ausgangssignale der analogen Rechner (125) auf ein gemeinsames Stellglied wirken, die Zwischensignale der digitalen Rechner (116) einem Monitor-Schaltkreis (135) zugeführt werden, der ein Zwischensignal zurückweist, das von den anderen um einen vorgegebenen Betrag abweicht und die anderen Zwischensignale ein gemeinsames Zwischensignal bilden, das einem weiteren analogen Rechner (125) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal ebenfalls auf das Stellglied wirkt.

7. Regelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den ersten Rechnern (116) zugeführten Eingangs- und Rückkopplungssignale miteinander verglichen werden, ein solches Signal zurückgewiesen wird, das von den anderen um einen vorgegebenen Betrag abweicht und die anderen Signale die Zwischensignale der ersten Rechner (116) bestimmen.