DE2907688C2 - - Google Patents

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DE2907688C2
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/042—Control of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/046—Control of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind

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Description

Die Erfindung geht aus von einem Flugregelsystem mit Scherwindkompensation,The invention is based on a flight control system with shear wind compensation,

  • - mit einem Längsbeschleunigungs- und einem Fluggeschwindigkeitsdetektor,with a longitudinal acceleration and an airspeed detector,
  • - mit einer Scherwinderfassungsschaltung, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Längsbeschleunigungsdetektors und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Fluggeschwindigkeitsdetektors verbunden ist,- With a shear wind detection circuit, the first Input with the output of the longitudinal acceleration detector and their second entrance with the Airspeed detector output connected is
  • - mit einer eine Begrenzerschaltung enthaltenden Kompensierschaltung, deren Eingang an den Ausgang der Scherwinderfassungsschaltung angeschlossen ist,with a compensation circuit containing a limiter circuit, whose entrance to the exit of the Shear wind detection circuit is connected,
  • - mit einer ersten Subtrahierschaltung, deren erster Eingang mit dem Ausgang der Kompensierschaltung, und deren zweiter Eingang mit dem ersten Eingang der Scherwinderfassungsschaltung verbunden ist, und- With a first subtraction circuit, the first Input with the output of the compensation circuit, and their second input with the first input the shear wind detection circuit is connected, and
  • - mit einer zweiten Subtrahierschaltung, deren erstem Eingang das Ausgangssignal der ersten Subtrahierschaltung zugeführt wird, und deren zweiter Eingang mit dem zweiten Eingang der Scherwinderfassungsschaltung verbunden ist,- With a second subtraction circuit, the first Input the output signal of the first subtracting circuit is fed, and the second input with the second input of the shear wind detection circuit connected is,

wobei die Ausgangssignale der ersten und zweiten Subtrahierschaltung zur Flugregelung herangezogen werden. the output signals of the first and second subtracting circuits be used for flight control.  

Ein solches Flugregelsystem mit Scherwindkompensation ist aus der US-PS 38 40 200 bekannt. Dieses Flugregelsystem, das weiter unten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 näher erörtert wird, ist - wie sich aus dieser Erörterung ergibt - insoweit noch verbesserungsbedürftig, als die bei seiner Anwendung auftretenden Geschwindigkeitsschwankungen des Flugzeugs in mäßigen und heftigen Turbulenzen vermindert werden sollten und der Sicherheitsbereich in der Geschwindigkeit des Flugzeugs für Landungen bei Turbulenz verbreitert werden sollte.Such a flight control system with shear wind compensation is known from US-PS 38 40 200. This flight control system, which will be discussed in more detail below with reference to FIG. 1, is - as is evident from this discussion - in need of improvement insofar as the speed fluctuations of the aircraft occurring in its application should be reduced in moderate and violent turbulence and the safety area should be broadened in aircraft speed for turbulence landings.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Flugregelsystem der eingangs definierten Art so auszubilden, daß eine bessere turbulenzkompensierte Flugregelung erzielt wird.The object of the invention is therefore a flight control system of the type defined at the beginning to be trained so that better turbulence compensated Flight control is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved in that

  • - das Eingangssignal der Kompensierschaltung über die Begrenzerschaltung auf den ersten Eingang einer ersten Addierschaltung geschaltet ist, deren Ausgang den Ausgang der Kompensierschaltung darstellt,- The input signal of the compensation circuit via the Limiter circuit on the first input of a first Addition circuit is connected, the output represents the output of the compensation circuit,
  • - eine dritte Subtrahierschaltung vorhanden ist, deren erster Eingang mit dem Eingang der Begrenzerschaltung verbunden ist, und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der Begrenzerschaltung verbunden ist, und- A third subtraction circuit is present, the first input with the input of the limiter circuit is connected, and its second input connected to the output of the limiter circuit is and
  • - ein erstes Tiefpaßfilter vorhanden ist, dem das Ausgangssignal der dritten Subtrahierschaltung zugeführt wird, und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der ersten Addierschaltung verbunden ist.- A first low-pass filter is present, the output signal fed to the third subtraction circuit and its output with the second input is connected to the first adder circuit.

Durch die in der Kompensierschaltung erfolgende Verwertung der außerhalb der Grenzen der Begrenzerschaltung liegenden Signalanteile, die bei dem Flugregelsystem nach der US-PS 38 40 200 verlorengehen, werden die Geschwindigkeitsschwankungen des Flugzeugs in mäßigen und heftigen Turbulenzen reduziert, während es dagegen bei dem Flugregelsystem nach der US-PS 38 40 200 dadurch, daß in der dortigen Begrenzerschaltung die außerhalb des Bereichs dieser Begrenzerschaltung liegende Information verlorengeht, in mäßigen und heftigen Turbulenzen zu relativ starken Geschwindigkeitsschwankungen kommen kann, die unmittelbar in Zusammenhang mit der Asymmetrie zwischen den positiven und den negativen Spitzen der verlorengegangenen Information stehen.Due to the recovery in the compensation circuit that is outside the limits of the limiter circuit Signal components in the flight control system according to the US PS 38 40 200 are lost, the speed fluctuations reduced the aircraft in moderate and violent turbulence, while the flight control system according to the US-PS 38 40 200 characterized in that in the local circuit there that are outside the range of this limiter circuit lying information is lost, in moderate and violent Turbulence to relatively large fluctuations in speed can come directly related to asymmetry between the positive and negative peaks of the lost information.

Zwar ist aus der US-PS 38 14 914 weiterhin ein Flugregelsystem zur Kompensation von u. a. vertikal angreifenden Windstößen, also Scherwinden, bekannt, bei diesem ist jedoch keine Aufteilung eines Signalwegs durch eine Begrenzerschaltung und eine parallel dazu geschaltete Subtrahierschaltung vorhanden.From US-PS 38 14 914 is still a flight control system to compensate for u. a. vertically attacking gusts of wind, So shear winches, known, but this is no division of a signal path by a limiter circuit and a subtraction circuit connected in parallel available.

Eine weitere Verbesserung der Turbulenzkompensation wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal der Scherwinderfassungsschaltung über eine dritte Kettenschaltung, bestehend aus einem Hochpaßfilter, einer fünften Subtrahierschaltung, einer zweiten Addierschaltung, einem Tiefpaßfilter mit Begrenzer und einem Verstärker, auf einen weiteren additiven Eingang der zweiten Subtrahierschaltung geführt ist, wodurch die Erzeugung und Hinzufügung eines Böen-Vorsignals zu dem eigentlichen turbulenzkompensierten Signal erreicht und hierdurch die Geschwindigkeit des Flugzeugs mit zunehmender Turbulenz erhöht wird. A further improvement in turbulence compensation is according to a development of the invention achieved in that the output signal of the shear wind detection circuit via a third derailleur, consisting of a high-pass filter, a fifth subtracting circuit, a second Adding circuit, a low-pass filter with limiter and one Amplifier, to another additive input of the second Subtracting circuit is performed, causing the generation and adding a gust distant signal to the actual one turbulence compensated signal and thereby the Aircraft speed with increasing turbulence is increased.  

Eine Ausführungsform dieser Weiterbildung der Erfindung, die so ausgebildet ist, daß der Ausgang der fünften Subtrahierschaltung wahlweise über einen Schalter mit einem weiteren Eingang der zweiten Addierschaltung verbindbar ist, ermöglicht eine zusätzlich verbesserte Turbulenzkompensation beim Landen des Flugzeugs.An embodiment of this development of the invention, the is designed so that the output of the fifth subtracting circuit optionally via a switch with another Input of the second adder circuit can be connected an additionally improved turbulence compensation at Landing the plane.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Other developments of the invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, es zeigen:The invention is based on a preferred embodiment the same with reference to the drawing explained in more detail, it shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Flugregelsystems nach dem Stand der Technik (Fig. 5 der US-PS 38 40 200); und Fig. 1 is a block diagram of a flight control system according to the prior art ( Fig. 5 of US-PS 38 40 200); and

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Flugregelsystems nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 shows an embodiment of a flight control system according to the present invention.

Die mit "Stand der Technik" bezeichnete Fig. 1 (Fig. 5 der US-PS 38 40 200) zeigt ein Flugregelsystem nach dem Stand der Technik mit Turbulenzkompensation sowie Scherwindkompensation mittels der Scherwinderfassungsschaltung 58 und der Kompensierschaltung 60, die ein Scherwinderfassungssignal Δ liefern. In der US-PS 38 40 200 ist dieses Flugregelsystem und das ihm zugrundeliegende Prinzip hinsichtlich der Scherwindkompensation durch die Scherwinderfassungsschaltung (58) und die Kompensierschaltung 60 ausführlich beschrieben und dargestellt und gezeigt, wie das Scherwinderfassungssignal Δ von der als Hochpaß-Tiefpaß-Schaltung ausgebildeten Scherwinderfassungsschaltung 58 erzeugt und auf der Leitung 701 (vgl. Fig. 2) abgenommen wird und zu einem Böen-Vorsignal 729, wie im folgenden beschrieben, ausgewertet werden kann. Insbesondere soll durch diesen Bezug der Vergleich der Besonderheiten und Vorteile der Kompensierschaltung 600 in Fig. 2 mit der Kompensierschaltung 60 der Fig. 1 erleichtert werden.The one labeled "state of the art"Fig. 1 (Fig. 5 of US-PS 38 40 200) shows a flight control system according to the state technology with turbulence compensation and shear wind compensation by means of the shear wind detection circuit58 and the compensation circuit60that have a shear wind detection signal Δ  deliver. In US-PS 38 40 200 this flight control system and the principle on which it is based the shear wind compensation by the shear wind detection circuit (58) and the compensation circuit60 in detail described and illustrated and shown how the shear wind detection signal Δ  of that as a high-pass, low-pass circuit trained shear wind detection circuit58 generated and on the line701 (see.Fig. 2) is removed and to a gust distant signal729as described below  can be evaluated. In particular, by this reference the comparison of the special features and advantages of the compensation circuit 600 inFig. 2 with the compensation circuit 60 theFig. 1 be relieved.

Es soll nun die Scherwinderfassung bei geringer Empfindlichkeit gegenüber Turbulenzen mit der Scherwinderfassungsschaltung 58 (Fig. 1, 2) und der Kompensierschaltung 60 (Fig. 1) zur Erzeugung des Scherwindkompensiersignals Δ erläutert werden, das von dem Signal b subtrahiert werden soll. In dieser Hinsicht ergab ein einzelnes komplementäres Hochpaß-Tiefpaß-Filter mit einer Zeitkonstante von 10 Sekunden ausreichende Ergebnisse. Es erlaubt, daß sich das Scherwindkompensiersignal Δ für einen Sprungeingang von 0,51 m/s² (1 kn/s) mit 0,05 m/s² pro Sekunde (0,1 kn/s²) aufbaut. Es kann daher der Grenzwert für die Begrenzerschaltung 50 in der nichtlinearen begrenzten Kompensierschaltung 60 (Fig. 1) auf 0,05 m/s² pro Sekunde (0,1 kn/s²) bei einer Schleifenverstärkung mit dem Verstärkungsfaktor K₅=0,1 gesetzt werden. Ein weiterer Gesichtspunkt beeinflußt die Wahl der Werte für die Verstärkungsfaktoren K₄, K₅ der Verstärkerschaltung 46 bzw. 52 und den Grenzwert der Begrenzerschaltung 50 in dem Flugregelsystem der Fig. 1. Je kleiner die gewählte Grenze und je höher der Wert des Verstärkungsfaktors K₄ ist, desto länger wird die Begrenzerschaltung 50 von Turbulenzen gesättigt und verhindert, daß die Scherwinderfassungsschaltungen 58 und die Kompensierschaltung 60 ein Scherwindkompensiersignal Δ bilden, das vom Signal b subtrahiert werden soll, um ein Signal zu erreichen, das einer scherwindkorrigierten Längsbeschleunigung entspricht. Die von der Scherwinderfassungsschaltung 58 und der Kompensierschaltung 60 zwischen dem V E -Signalkanal und dem b -Signalkanal erbrachte Scherwinderfassung und -kompensation wurde in diesem Fall von der Stärke der Turbulenz beeinträchtigt. Dieser Effekt wird in dem Flugregelsystem der Fig. 1 so gering wie möglich gehalten, indem man den Verstärkungsfaktor K₄=5 und den Verstärkungsfaktor K₅=0,10 m/s² pro Sekunde (0,2 kn/s²) setzt. Diese Werte unterdrücken ausreichend die Turbulenzempfindlichkeit der Scherwinderfassungsschaltung, während sie die Turbulenzimmunität der Flugregelung nicht verschlechtern. Der Scherwinddetektor nutzt als Eingangssignal das Flugfehlersignal V E aus, ohne die Leistungsfähigkeit der Flugregelung bei Sprungänderungen der Fluggeschwindigkeit zu beeinträchtigen. Für einen Sprungeingang von 0,51 m/s² (1,0 kn/s) Scherwind in ruhiger Luft bleibt der Spitzenwert des Flugfehlers auf etwa 2,06 m/s (4 kn) beschränkt.Shear wind detection with low sensitivity is now intended against turbulence with the shear wind detection circuit 58 (Fig. 1, 2) and the compensation circuit60  (Fig. 1) to generate the shear wind compensation signalΔ   be explained by the signal b  be subtracted should. In this regard, a single complementary resulted High-pass low-pass filter with a time constant of 10 Seconds adequate results. It allows that the shear wind compensation signalΔ for a jump entrance from 0.51 m / s² (1 kn / s) at 0.05 m / s² per second (0.1 kn / s²) builds up. It can therefore be the limit value for the limiter circuit 50 in the nonlinear limited compensation circuit 60 (Fig. 1) to 0.05 m / s² per second (0.1 kn / s²) at one Loop gain with the gain factorK₅ = 0.1 set will. Another aspect influences the Choice of values for the gain factorsK₄,K₅ the amplifier circuit 46 respectively.52 and the limit of the limiter circuit 50 in the flight control system of theFig. 1. The smaller the selected limit and the higher the value of the gain factor K₄, the longer the limiter circuit becomes 50 saturated with turbulence and prevents the Shear wind detection circuits58 and the compensation circuit 60 a shear wind compensation signalΔ form that of signal b  to be subtracted to get a signal that of a shear wind corrected longitudinal acceleration corresponds. That from the shear wind detection circuit 58 and the compensation circuit60 between theV E Signal channel and the b Signal channel provided shear wind detection  and compensation in this case was based on the strength of the Turbulence affected. This effect is in the flight control system theFig. 1 kept as low as possible by one the gain factorK₄ = 5 and the gain factor K₅ = 0.10 m / s² per second (0.2 kn / s²). These Values sufficiently suppress the sensitivity to turbulence the shear wind detection circuit while maintaining turbulence immunity the flight regulations do not worsen. The shear wind detector uses the flight error signal as an input signal V E  off without the performance of flight control Affect jump changes in airspeed. For a jump input of 0.51 m / s² (1.0 kn / s) shear wind the peak value of the flight error remains in calm air limited to about 2.06 m / s (4 kn).

Aus den Fig. 1 und 2 läßt sich als weiterer Vorteil für Flugregelungen mit Beschleunigungsbefehlsgabe für den Betriebsfall ersehen, daß die vordere oder hintere Grenze der Fahrthebellage erreicht ist. Wird einer dieser beiden Zustände erfaßt, indem der Grenzschalter 70 oder 72 schließt, gibt die Logikschaltung 74 ein Servo-Abschaltsignal ab, wodurch infolgedessen die Schalter 76 einen den Synchronisierverstärker 78 enthaltenden Schaltungszweig vom Ausgang der Addierschaltung 26 zum Eingang der Addierschaltung 19 schließt und damit den gesamten Befehlseingang der Servoeinrichtung 10 auf Null synchronisiert. Danach werden die Flugregelschaltungen wieder eingeschaltet, wenn die Summe K₁V E + K₂ ihr Vorzeichen ändert (Polarität von Null); die Vorzeichendetektorschaltung 80 oder 82 ermittelt die positive bzw. negative Polaritätsänderung dieser Summe am Ausgang der Subtrahierschaltung 18. Diese Schaltung zur Vorwegnahme des Befehls, um den Fahrthebel aus der Grenzlage zu bewegen, ist daher proportional wie erforderlich, um sich der gewählten Fluggeschwindigkeit V SEL asymptotisch zu nähern. Der gesamte Lagefehler (δ T CMD -Δδ T) der Servoeinrichtung 10 wird auf Null synchronisiert, wenn sich der Schalter 76 in der Abschaltlage befindet, um zu gewährleisten, daß die Servoeinrichtung 10 sprungfrei aus der Grenzlage herauskommt. Ein Sprung könnte auftreten, wenn ein beschleunigungsproportionales Lagebefehlssignal über den Verstärker 28 an den Eingang der Addierschaltung 26 gelangt, sofern es nicht von der Synchronisierschleife auf Null gedrückt wird. Der Schalter 76 wird in die Einschaltlage gebracht, wenn das Ausgangssignal des UND-Glieds 92 H ist, was erfordert, daß der Systemschalter 90 geschlossen ist und beide Ausgänge der Schaltungen 301, 300 H sind.From Figs. 1 and 2 can be seen as a further advantage of Flight controls with acceleration command input for the operation case where the front or rear limit of the driving lever position is reached. If one of these two states is detected by the limit switch 70 or 72 closing, the logic circuit 74 emits a servo switch-off signal, as a result of which the switches 76 close a circuit branch containing the synchronizing amplifier 78 from the output of the adder circuit 26 to the input of the adder circuit 19 and thus the entire command input of the servo device 10 synchronized to zero. Then the flight control circuits are switched on again when the sum K ₁ V E + K ₂ changes its sign (polarity of zero); the sign detector circuit 80 or 82 determines the positive or negative change in polarity of this sum at the output of the subtracting circuit 18 . This circuit for anticipating the command to move the drive lever out of the limit position is therefore proportional as necessary to asymptotically approach the selected airspeed V SEL . The total position error ( δ T CMD - Δδ T) of the servo device 10 is synchronized to zero when the switch 76 is in the switch-off position in order to ensure that the servo device 10 comes out of the limit position without jumps. A jump could occur if an acceleration-proportional position command signal reaches the input of the adder circuit 26 via the amplifier 28 , provided that it is not pressed to zero by the synchronizing loop. Switch 76 is placed in the on position when the output of AND gate 92 is high, which requires system switch 90 to be closed and both outputs of circuits 301, 300 to be high.

Der Ausgang der Schaltung 300 ist normalerweise H, außer wenn der Grenzschalter 70 H ist und damit zeigt, daß die vordere Grenzlage des Fahrthebels erreicht ist, und wenn die Vorzeichendetektorschaltung 82 L ist und damit zeigt, daß kein Befehl zum Nachhintenlegen des Fahrthebels vorliegt, so daß in diesem Fall beide Eingänge der Schaltung 300 H und der Ausgang der Schaltung 300 L sind. Der Ausgang der Schaltung 301 ist normalerweise H, außer wenn der Grenzschalter 72 H ist und damit zeigt, daß die hintere Grenzlage des Fahrthebels erreicht ist, und wenn die Vorzeichendetektorschaltung 80 L ist, was bedeutet, daß kein Befehl zum Nachvornlegen des Flughebels vorliegt. In diesem Fall sind beide Eingänge der Schaltung 301 und ist ihr Ausgang L.The output of circuit 300 is usually H, except when the limit switch 70 is H and thus, shows that the front limit position of the drive lever is reached, and when the sign detector circuit 82 is L and hence, shows that no command is present for Nachhintenlegen of the drive lever so that in this case both inputs of circuit 300 are high and the output of circuit 300 are low. The output of circuit 301 is usually H, except when the limit switch 72 is H and thus, shows that the rear limit position of the drive lever is reached, and when the sign detector circuit 80 is L, which means that no command is present for Nachvornlegen of flight lever. In this case both inputs are of circuit 301 and its output is L.

Der Verstärkungsfaktor K sync für den Synchronisierverstärker 78 bestimmt, wie schnell der Lagefehler ausgenullt wird. Für einen Verstärkungsfaktor von 10 geht der Lagefehler in weniger als einer Sekunde auf Null.The gain factor K sync for the synchronizing amplifier 78 determines how quickly the position error is zeroed out. For a gain factor of 10, the position error goes to zero in less than a second.

Die Rückkoppelschleife für den Servomotor der Servoeinrichtung 10 enthält das Tachometer 84 zwischen dem Ausgang des Servomotors und dem Eingang der Addierschaltung 19. Dreht der Servomotor der Servoeinrichtung 10 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, ist die Fahrthebelstellung δ T eine Rampenfunktion. Mathematisch stellt die Änderung der Fahrthebellage Δδ T eine Integration der Servo- bzw. Lagestellgeschwindigkeit dar, das heißt Δδ T =δ T /s. Das Tachometer 84 ist ein Generator, der ein der Winkelgeschwindigkeit des Servomotors der Servoeinrichtung 10 oder der differenzierten Fahrthebellage proportionales Signal δ T =s · δ T liefert. Die Fahrthebellage als Rückkoppelsignal wird unter Verwendung des Tachometersignals zu K T s δ T =K T w T , das dann in der Schaltung 16 integriert wird, wobei man (K T /s) δ T = K T Δδ T erhält, das heißt ein Ausgangssignal, das der tatsächlichen Lageänderung Δδ T proportional ist und dazu dient, das Fahrthebel-Lagebefehlssignal an der Addierschaltung 26 aufzuheben. Der Servomotor der Servoeinrichtung 10 sieht also ein von der Addierschaltung 26 abgegebenes Signal, das proportional der Differenz zwischen dem Fahrthebel-Lagesignal der Flugregelsysteme der Fig. 1, 2 entsprechend dem Funktionsgesetz der Flugregelung derselben einerseits und andererseits des Signals ist, das die Ist-Änderung der Fahrthebellage, Δδ T , darstellt. Der Servomotor der Servoeinrichtung 10 für die Fahrthebellage läuft also mit einer Winkelgeschwindigkeit, die dem Lagefehler der Fahrthebelanordnung 94 proportional ist, und kommt erst zum Stillstand, wenn der Ist-Lagefehler Null erreicht hat.The feedback loop for the servo motor of the servo device 10 contains the tachometer 84 between the output of the servo motor and the input of the adder circuit 19 . If the servomotor of the servo device 10 rotates at a certain speed, the travel lever position δ T is a ramp function. Mathematically, the change in the travel lever position Δδ T represents an integration of the servo or position speed , that is, Δδ T = δ T / s . The tachometer 84 is a generator that supplies a signal δ T = s · δ T proportional to the angular speed of the servo motor of the servo device 10 or the differentiated travel lever position. Using the tachometer signal, the travel lever position as a feedback signal becomes K T s δ T = K T w T , which is then integrated in the circuit 16 , whereby ( K T / s) δ T = K T Δδ T is obtained, that is, a Output signal that is proportional to the actual change in position Δδ T and serves to cancel the drive lever position command signal at the adder circuit 26 . The servomotor of the servo device 10 thus sees a signal emitted by the adder circuit 26 , which is proportional to the difference between the drive lever position signal of the flight control systems of FIGS . 1, 2 in accordance with the law of operation of the flight control system thereof on the one hand and on the other hand the signal that represents the actual change represents the travel lever position, Δδ T. The servo motor of the servo device 10 for the travel lever position therefore runs at an angular speed which is proportional to the position error of the travel lever arrangement 94 , and only comes to a standstill when the actual position error has reached zero.

Der Servomotor der Servoeinrichtung 10 treibt die Fahrthebelanordnung 94 über eine Kupplung 96 an, die normalerweise eingerückt ist. Die die Drosselstellung anzeigenden Fahrthebel steuern die zum Triebwerk strömende Brennstoffmenge. Bringt der Pilot auf die Fahrthebel eine Kraft (Δδ T ) auf, rückt die Kupplung 96 aus, so daß der Servomotor der Servoeinrichtung 10 die Fahrthebel nicht mehr antreibt. Der Pilot kann also jederzeit die Flugsteuerung übernehmen.The servomotor of the servo device 10 drives the drive lever assembly 94 via a clutch 96 , which is normally engaged. The travel levers indicating the throttle position control the amount of fuel flowing to the engine. If the pilot applies a force ( Δδ T ) to the drive lever, clutch 96 disengages , so that the servo motor of servo device 10 no longer drives the drive lever. The pilot can take over flight control at any time.

Wie bereits erwähnt, enthält das verbesserte System der Fig. 2 die Scherwinderfassungsschaltung 58 und die Kompensierschaltung 600, die ein Scherwindkompensiersignal Δ liefern. In der Scherwinderfassungseinrichtung 58 der Fig. 2 ist das zweite Eingangssignal der Verknüpfungsschaltung 44 ein Signal, das die Fluggeschwindigkeit, nicht deren Fehler, darstellt, wie in der Scherwinderfassungsschaltung 58 der Fig. 1. In der Kompensierschaltung 60 der Fig. 1 geht in der Begrenzerschaltung 50 die außerhalb der Grenzwerte liegende Information verloren, so daß es in mäßigen und heftigen Turbulenzen zu Geschwindigkeitsschwankungen kommen kann, die unmittelbar in Zusammenhang mit der Asymmetrie zwischen den positiven und den negativen Spitzen des Signals außerhalb der Grenzen stehen. Die Kompensierschaltung 600 behält die über den Grenzen liegende Information (Signal 631 minus Signal 636) bei und verstärkt sie in einem Verstärker 616 mit einem Verstärkungsfaktor K₇. Nach der Integration im Integrator 618 wird das sich ergebende begrenzte Signal 633 mit einem Verstärkungsfaktor K₅ in dem Verstärker 606 verstärkt und dann im Integrator 608 integriert. Der Flußweg für das Signal auf dem Signalflußweg 640 mit niedriger Verstärkung K₆ über den Verstärker 614 zur Subtrahierschaltung 612 bewirkt eine Entzerrung ohne Beeinflussung der Dynamik. In der Kompensierschaltung 600 wird also der Signalflußweg aufgeteilt, wobei das Signal innerhalb der Grenzen der Begrenzerschaltung 604 geringfügig gefiltert wird, damit das Flugregelsystem schnell anspricht, während der Signalflußweg für die außerhalb der Grenzen liegenden Signalanteile im Sinne einer Stör- und Rauschunterdrückung kräftiger filtert. As previously mentioned, the improved system of FIG. 2 includes the shear wind detection circuit 58 and the compensation circuit 600 , which provide a shear wind compensation signal Δ . In the shear wind detection device 58 of FIG. 2, the second input signal of the logic circuit 44 is a signal which represents the airspeed, not its error, as in the shear wind detection circuit 58 of FIG. 1. In the compensation circuit 60 of FIG. 1, the limiter circuit is used 50 the information lying outside the limit values is lost, so that moderate and violent turbulence can lead to speed fluctuations which are directly related to the asymmetry between the positive and the negative peaks of the signal outside the limits. The compensation circuit 600 maintains the information lying above the limits (signal 631 minus signal 636 ) and amplifies it in an amplifier 616 with a gain factor K ₇. After integration in the integrator 618 , the resulting limited signal 633 is amplified with an amplification factor K ₅ in the amplifier 606 and then integrated in the integrator 608 . The flow path for the signal on the signal flow path 640 with low gain K ₆ via the amplifier 614 to the subtracting circuit 612 effects an equalization without influencing the dynamics. The signal flow path is thus divided in the compensation circuit 600 , the signal being slightly filtered within the limits of the limiter circuit 604 so that the flight control system responds quickly, while the signal flow path filters more strongly for the signal components lying outside the limits in the sense of interference and noise suppression.

In mäßigen bis heftigen Turbulenzen ist das Signal 643 stark mit Störanteilen behaftet, die das Tiefpaßfilter 620 dämpft, bevor das Signal 627 in der Addierschaltung 610 zuaddiert wird und sich ein Δ entsprechendes Ausgangssignal 623 der Kompensierschaltung 600 ergibt.In moderate to violent turbulence, the signal 643 is heavily fraught with interference components which the low-pass filter 620 attenuates before the signal 627 is added in the adder circuit 610 and an Δ corresponding output signal 623 of the compensation circuit 600 results.

Insbesondere enthält das vorliegende turbulenzkompensierte Flugregelsystem der Fig. 2 eine Scherwinderfassung und -kompensation mit Hilfe der als Hochpaß-Tiefpaß-Schaltung ausgeführten Scherwinderfassungsschaltung und der Kompensierschaltung 600, bei denen das dem Wert Δ entsprechende Eingangssignal 621 vom Ausgang 601 der Scherwinderfassungsschaltung 58 an einen ersten Eingang der Subtrahierschaltung 602 gelangt. Das Ausgangssignal 628 am Ausgangsanschluß 632 der Subtrahierschaltung 602 geht auf einem ersten Signalflußweg 629 zu einer Begrenzerschaltung 604 und auf einem zweiten Signalflußweg 636 auf den ersten Eingang einer Subtrahierschaltung 612. Das Signal 633 vom Ausgang der Begrenzerschaltung 604 geht als zweites Eingangssignal auf die Subtrahierschaltung 612 und außerdem an den Verstärker 606. Das Ausgangssignal des Verstärkers 606 geht auf dem Signalflußweg 638 zum Integrator 608, dessen Ausgang 639 am Ausgangsanschluß 641 der Kompensierschaltung 600 ein erstes Ausgangssignal 626 an die Addierschaltung 610 liefert. Der Signalflußweg 640 vom Ausgangsanschluß 641 zum Verstärker 614 führt ein drittes Eingangssignal zur Subtrahierschaltung 612 und zu dem oben erwähnten Entzerrerweg in der von der Kompensierschaltung 600 bewirkten speziellen Signalverarbeitung. Das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 612 auf dem Signalflußweg 636 geht nacheinander über den Verstärker 616 und den Integrator 618 auf den gemeinsamen Anschluß 644, der an einen dritten Eingang der Subtrahierschaltung 602 und weiterhin an das Tiefpaßfilter 620 gelegt ist, um ein Signal 627 zu liefern, das nutzbare Dateninformationen außerhalb der Grenzen der Begrenzerschaltung 604 als zweites Eingangssignal für die dritte Addierschaltung 610 enthält. Das Ausgangssignal 623 (entsprechend Δ der Addierschaltung 610 geht auf den Eingang der Subtrahierschaltung 56 im Flugregelsystem der Fig. 2, um dort das scherwindkorrigierte Signal wie das Signal im System der Fig. 1 zu erzeugen.In particular, the present contains turbulence-compensated Flight control system of theFig. 2 a shear wind detection and compensation with the help of the high-pass-low-pass circuit Shear wind detection circuit and the compensation circuit 600where that's the valueΔ  corresponding input signal 621 from the exit601 the shear wind detection circuit 58 to a first input of the subtracting circuit602 reached. The output signal628 at the output connection632 the subtracting circuit 602 goes on a first signal flow path 629 to a limiter circuit604 and on a second Signal flow path636 to the first input of a subtracting circuit 612. The signal633 from the output of the limiter circuit 604 goes to the subtraction circuit as the second input signal 612 and also to the amplifier606. The output signal of the amplifier606 goes on the signal flow path 638 to the integrator608whose exit639 at the output connection 641 the compensation circuit600 a first output signal 626 to the adder circuit610 delivers. The signal flow path 640 from the output port641 to the amplifier614  leads a third input signal to the subtracting circuit 612 and to the equalizer path mentioned above in the of the Compensation circuit600 caused special signal processing. The output signal of the subtracting circuit612 on the Signal flow path636 goes through the amplifier one after the other616  and the integrator618 to the common connection644, the to a third input of the subtracting circuit602 and continue to the low pass filter620 is laid to a signal 627 to deliver the usable data information outside  the limits of the limiter circuit604 as a second input signal for the third adding circuit610 contains. The output signal 623 (correspondingΔ the adding circuit610  goes to the input of the subtracting circuit56 in the flight control system theFig. 2 to get the shear wind corrected signal like the signal in the system ofFig. 1 to generate.

Eine weitere Besonderheit des Flugregelsystems der Fig. 2 ist der bereits erwähnte Schaltungszweig zwischen dem Ausgang 601 der Scherwinderfassungsschaltung 58 und einem Eingang der Subtrahierschaltung 18 zur Erzeugung eines Böen-Vorsignals 729, um die Geschwindigkeit mit zunehmender Turbulenz zu erhöhen. Das die Bewegung der Luftmasse bezüglich des Bodens darstellende Signal Δ ändert sich in einer Turbulenz sehr schnell und wird vom Ausgang 601 über ein Hochpaßfilter 703 auf den Gleichrichter 705 gegeben, so daß die hochfrequenten Komponenten dieses Signals gleichgerichtet werden und danach auf die Subtrahierschaltung 711 gehen. Die Vorspannung 709 übersteigende Werte erscheinen am Anschluß 713 und an einem ersten Eingang der Addierschaltung 715 und dann als Eingangssignal 721 am Tiefpaßfilter mit Begrenzer 723, dessen Grenzen 0 und etwa 5,15 m/s (10 kn) sind, so daß die Stärke des an der Subtrahierschaltung 18 des Flugregelsystems der Fig. 2 aufgeprägten "Schnellflug"-Befehls begrenzt wird. Das Ausgangssignal 725 des Tiefpaßfilters mit Begrenzer 723 geht dann über den Verstärker 727 auf einen Eingang der Subtrahierschaltung 18. Der normalerweise offene Schalter 717 zwischen dem Anschluß 713 und dem Signalflußweg 719 zum zweiten Eingang der Addierschaltung 715 wird beim Ausfahren der Landeklappen des Flugzeugs geschlossen, so daß sich das Böen-Vorsignal 729 verdoppelt und man für Landungen bei Turbulenz einen verbreiterten Sicherheitsbereich in der Geschwindigkeit erhält.Another special feature of the flight control system of theFig. 2nd is the circuit branch already mentioned between the output 601 the shear wind detection circuit58 and an entrance the subtracting circuit18th to generate a gust distant signal 729to speed with increasing turbulence to increase. That is the movement of the air mass of the soil representative signalΔ  changes in a turbulence very quickly and is from the exit601 via a high pass filter 703 on the rectifier705 given so that the high-frequency components of this signal rectified and then on the subtracting circuit711 go. The preload709 values in excess appear at the connection 713 and at a first input of the adder circuit715 and then as an input signal721 on the low-pass filter with limiter 723whose limits are 0 and about 5.15 m / s (10 kn), so that the strength of the at the subtracting circuit18th of the flight control system theFig. 2 stamped "fast flight" command is limited. The output signal725 of the low pass filter with delimiter723 then goes over the amplifier727 on one Input of the subtracting circuit18th. Usually open switches717 between the connection713 and the signal flow path 719 to the second input of the adder circuit715  is closed when the landing flaps of the aircraft are extended, so that the gust distant signal729 doubled and one a widened safety area for turbulence landings receives in speed.

Claims (8)

1. Flugregelsystem mit Scherwindkompensation,
  • - mit einem Längsbeschleunigungs- und einem Fluggeschwindigkeitsdetektor,
  • - mit einer Scherwinderfassungsschaltung (58), deren erster Eingang mit dem Ausgang des Längsbeschleunigungsdetektors und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Fluggeschwindigkeitsdetektors verbunden ist,
  • - mit einer eine Begrenzerschaltung (604) enthaltenden Kompensierschaltung (600), deren Eingang an den Ausgang der Scherwinderfassungsschaltung (58) angeschlossen ist,
  • - mit einer ersten Subtrahierschaltung (56), deren erster Eingang mit dem Ausgang der Kompensierschaltung (600), und deren zweiter Eingang mit dem ersten Eingang der Scherwinderfassungsschaltung (58) verbunden ist, und
  • - mit einer zweiten Subtrahierschaltung (18), deren erstem Eingang das Ausgangssignal der ersten Subtrahierschaltung (56) zugeführt wird, und deren zweiter Eingang mit dem zweiten Eingang der Scherwinderfassungsschaltung (58) verbunden ist,
1. Flight control system with shear wind compensation,
  • with a longitudinal acceleration and an airspeed detector,
  • with a shear wind detection circuit ( 58 ), the first input of which is connected to the output of the longitudinal acceleration detector and the second input of which is connected to the output of the airspeed detector,
  • with a compensation circuit ( 600 ) containing a limiter circuit ( 604 ), the input of which is connected to the output of the shear wind detection circuit ( 58 ),
  • - With a first subtracting circuit ( 56 ), the first input of which is connected to the output of the compensation circuit ( 600 ), and the second input of which is connected to the first input of the shear wind detection circuit ( 58 ), and
  • with a second subtracting circuit ( 18 ), the first input of which is supplied with the output signal of the first subtracting circuit ( 56 ), and the second input of which is connected to the second input of the shear wind detection circuit ( 58 ),
wobei die Ausgangssignale der ersten und zweiten Subtrahierschaltung (56, 18) zur Flugregelung herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Eingangssignal der Kompensierschaltung (600) über die Begrenzerschaltung (604) auf den ersten Eingang einer ersten Addierschaltung (610) geschaltet ist, deren Ausgang den Ausgang der Kompensierschaltung darstellt,
  • - eine dritte Subtrahierschaltung (612) vorhanden ist, deren erster Eingang mit dem Eingang der Begrenzerschaltung (604) verbunden ist, und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der Begrenzerschaltung (604) verbunden ist, und
  • - ein erstes Tiefpaßfilter (620) vorhanden ist, dem das Ausgangssignal der dritten Subtrahierschaltung (612) zugeführt wird, und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der ersten Addierschaltung (610) verbunden ist.
the output signals of the first and second subtracting circuits ( 56, 18 ) being used for flight control, characterized in that
  • the input signal of the compensation circuit ( 600 ) is connected via the limiter circuit ( 604 ) to the first input of a first adder circuit ( 610 ), the output of which represents the output of the compensation circuit,
  • - A third subtracting circuit ( 612 ) is present, the first input of which is connected to the input of the limiter circuit ( 604 ) and the second input of which is connected to the output of the limiter circuit ( 604 ), and
  • - A first low-pass filter ( 620 ) is present, to which the output signal of the third subtracting circuit ( 612 ) is supplied, and the output of which is connected to the second input of the first adding circuit ( 610 ).
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung (604) über eine erste Kettenschaltung, bestehend aus einem Verstärker (606) und einem Integrator (608), auf den ersten Eingang der ersten Addierschaltung (610) geschaltet ist. 2. System according to claim 1, characterized in that the output signal of the limiter circuit ( 604 ) via a first chain circuit, consisting of an amplifier ( 606 ) and an integrator ( 608 ), is connected to the first input of the first adder circuit ( 610 ). 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Tiefpaßfilter (620) das Ausgangssignal der dritten Subtrahierschaltung (612) über eine zweite Kettenschaltung, bestehend aus einem Verstärker (616) und einem Integrator (618), zugeführt wird.3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the first low-pass filter ( 620 ), the output signal of the third subtracting circuit ( 612 ) via a second chain circuit consisting of an amplifier ( 616 ) and an integrator ( 618 ) is supplied. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang der ersten Addierschaltung (610) über einen Verstärker (614) an einen weiteren Eingang der dritten Subtrahierschaltung (612) angeschlossen ist.4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first input of the first adder circuit ( 610 ) is connected via an amplifier ( 614 ) to a further input of the third subtractor circuit ( 612 ). 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Subtrahierschaltung (602) vorhanden ist, die zwischen dem Eingang der Kompensierschaltung (600) und dem Eingang der Begrenzerschaltung (604) geschaltet ist, wobei der erste Eingang der vierten Subtrahierschaltung (602) den Eingang der Kompensierschaltung darstellt und der Ausgang der vierten Subtrahierschaltung (602) mit dem Eingang der Begrenzerschaltung (604) verbunden ist, und daß der Eingang des ersten Tiefpaßfilters (620) mit dem zweiten Eingang der vierten Subtrahierschaltung (602) verbunden ist.5. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that a fourth subtracting circuit ( 602 ) is present, which is connected between the input of the compensating circuit ( 600 ) and the input of the limiter circuit ( 604 ), the first input of the fourth Subtracting circuit ( 602 ) represents the input of the compensation circuit and the output of the fourth subtracting circuit ( 602 ) is connected to the input of the limiter circuit ( 604 ), and that the input of the first low-pass filter ( 620 ) is connected to the second input of the fourth subtracting circuit ( 602 ) is. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Scherwinderfassungsschaltung (58) über eine dritte Kettenschaltung, bestehend aus einem Hochpaßfilter (703), einer fünften Subtrahierschaltung (711), einer zweiten Addierschaltung (715), einem Tiefpaßfilter mit Begrenzer (723) und einem Verstärker (727), auf einen weiteren additiven Eingang der zweiten Subtrahierschaltung geführt ist.6. System according to one of claims 1 to 5, characterized in that the output signal of the shear wind detection circuit ( 58 ) via a third chain circuit consisting of a high-pass filter ( 703 ), a fifth subtracting circuit ( 711 ), a second adding circuit ( 715 ), one Low-pass filter with limiter ( 723 ) and an amplifier ( 727 ), is led to a further additive input of the second subtraction circuit. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der fünften Subtrahierschaltung (711) wahlweise über einen Schalter (717) mit einem weiteren Eingang der zweiten Addierschaltung (715) verbindbar ist.7. System according to claim 6, characterized in that the output of the fifth subtracting circuit ( 711 ) can optionally be connected via a switch ( 717 ) to a further input of the second adding circuit ( 715 ).
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