DE3208860A1 - Servoregel- und flugsteuerungssystem - Google Patents

Description

Servoregel- und Flugsteuerungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Servoregelsysterne, wie beispielsweise Flugsteuerungssysteme, und betrifft insbesondere Systeme, welche verteilte' "und lediglich durch optische Einrichtungen miteinander verbundene Systemkcmponenten haben und in welchen eine Servoschleife optisch geschlossen ist.

Ein Typ eines komplexen Servosystems ist ein Flugsteuerungssystem. Beispielsweise hat ein Hubschrauber viele Elemente, die genau positioniert werden müssen, damit sich korrekte Haupt- und Heckrotorblattwinkeleinstellungen ergeben und die gewünschten aerodynamischen -Effekte zum Steuern der Fluglage, der Geschwindigkeit und des Auftriebs des Hubschraubers erzielt werden. In den elementarsten Systemen können handbetätigte mechanische Druckstangen, Winkelhebel und Seile benutzt werden, um die gewünschten Effekte zu erzielen. In moderneren Hubschraubern, insbesondere großen oder hochentwickelten Hubschraubern, werden hydraulische oder elektro-

mechanische Stellantriebe sowohl zur Primärsteuerung als auch zur automatischen Flugsteuerung und Stabilitätserhöhung benutzt. Üblicherweise werden analoge elektrische Verstärkungskanäle mit Regelabweichungs- oder Fehlerrückführungsschleifen benutzt, um die verschiedenen Stellantriebe der Hubschrauberflugsteuerungssysteme zu steuern und zu regeln. In jüngerer Zeit ist eine digitale Signalverarbeitung mit Analog/Digital-Umwandlung zum Steuern und Regeln von Hubschrauberflugsteuerungssy3tem:3tellantrieben kombiniert worden. Ein System dieses Typs bildet den Gegenstand einer deutschen Patentanmeldung, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial Number 938 583, vom 31. August 1978 in Anspruch genommen worden ist.

Diese Systeme haben alle gewisse Nachteile. Bei mechanischen Systemen können sich Anomalien einstellen, wie Hysterese, Totgang und Reibung, die im Laufe der Zeit noch zunehmen. Mechanische Systeme erfordern eine große Anzahl von Stellantrieben für Autopilot- und Pilotkraftverstärkungszwecke und sind-deshalb sehr schwer. Löcher oder Verklemmungen in der Steuerung, die die Folge eines Wartungsfehlers sein oder, bei Militärhubschraubern, von einer Beschädigung im Kampf herrühren können, erfordern zusätzliche Vorrichtungen zum Abfühlen und Mildern solcher Zustände, was woiter zum Gewicht, zu den Kosten und zur Komplexität von mechanischen Steuersystemen beiträgt. Diese Überlegungen können dazu führen, daß mechanische Gestänge gänzlich doppexü vorgesehen werden, was weiter zum Gewicht und zur Komplexität jedes Systems beiträgt. In elektrischen Steuerungssystemen, insbesondere in digitalen Systemen, können die verschiedenen mechanischen Bauteile diskret und isoliert angeordnet werden und die gesamte Steuerung derselben erfolgt durch elektrische Signale, die ihnen aus einer zentralen Steuereinrichtung zugeführt werden, welche entweder analog oder digital sein kann. Wenn die elektrische Steuerung im

Extrem implementiert wird, so wird ein solches System häufig als 'elektrisches Flugsteuerungssystern"bezeichnet. In einem solchen Fall kann das Gewicht des Systems üblicherweise reduziert werden (im Vergleich zu mechanischen oder verteilten Systemen), was von den Umständen des besonderen Verwendungszweckes abhängt. Elektromagnetischer Brumm kann jedoch in elektrischen Analog- oder Digitalsystemen ernste Probleme verursachen. Elektrische Impulse hoher Energie, Blitze oder elektromagnetische Impulse erzeugen große Ströme in Systemsignaldrähten und machen eine starke Abschirmung erforderlich, insbesondere in nichtmetallischen Flugzeugzellen, die von Haus aus keine abschirmende Wirkung haben. Wenn das System grundsätzlich analog ist, sind die Steuereffekte von Störsignalen aller Art sehr stark, sie können aber durch geeignete Abschirmung und Filterung in den Griff bekommen werden. Andererseits können in einem System, das einen zentralen digitalen Prozessor hat, falsche, unechte Daten abgefühlt werden, die den digitalen Daten in den Signaldrähten durch Blitz oder elektromagnetischen Brumm usw. aufgeprägt worden sein können, das System ist ,aber nicht in der Lage, eine ständige Hochfrequenzstörung zu unterscheiden, weshalb es wirksam abgeschirmt werden muß.

Bei einer neuen Steuerungssystemtechnxk werden optische Einrichtungen in verschiedenster Form benutzt. In der einfachsten Form wird eine optische Trennung benutzt, um das Erfordernis auszuschließen, daß elektrische Signale oder mechanische Bewegungen eine bestimmte Schnittstelle überschreiten, wie beispielsweise eine Strahlenschutzwand in einer Kernreaktoranlage, oder um eine Isolierung zu gewährleisten, beispielsweise eines Heimwerkers vor einem elektrischen Schlag durch ein Gerät. Optische Übertragungstechniken sind selbstverständlich bekannt und ziemlich

hoch entwickelt. Tatsächlich hat die optische Technologie einen ziemlich hohen Stand erreicht und bietet die Möglichkeit, Millionen von Informationsbits pro Sekunde über kleine Bündel von Lichtleitfasern zu schicken. Optische Wandler, wie beispielsweise solche, die in der Lage sind, die Position einer mechanischen Vorrichtung genau festzustellen, haben ebenfalls einen ziemlich hohen Stand erreicht, Beispiele für diese optische Technologie finden sich in den ÜS-PSen 3 888 772, 4 116 000, 4 117 469 und 4 119 948.

Genau wie die Verwendung von digitaler Ausrüstung zum Steuern von grundsätzlich analogen Vorrichtungen (Stellantrieben) zusätzliche Komplexität zur Umwandlung zwischen mechanischen, elektrisch-analogen und elektrisch-digitalen Formaten erfordert, so erfordert auch die Verwendung von optischen Techniken in einem ansonsten grundsätzlich elektrisch-mechanischen System zusätzliche Systemkomponenten. Die Anwendung der optischen Technologie in modernen Systemen zum Steuern und Regeln von Servostellantrieben hat daher ihr volles Potential noch nicht erreicht.

Zur Beseitigung der vorgenannten Probleme schafft die Erfindung ein Servoregelsystem, in welchem die Servoschleife optisch geschlossen ist, komplexe Servoregelsysterne, in welchen alle diversen Systemkomponenten lediglich durch optische Einrichtungen miteinander verbunden sind, und ein völlig optisch-digitales Servoregelsystem.

Gemäß der Erfindung gibt ein Servoregelsystem, das eine zentrale elektrische Signalverarbeitung und entfernte, elektrisch gesteuerte Stellantriebe aufweist, elektrische Energie an die entfernten Stellantriebe mittels Umwandlung von Licht in elektrische Energie an dem Stellantrieb ab, wobei das elektrische Stellsignal für den Stellantrieb op-

tisch übertragen und das Ergebnis optisch rückgekoppelt wird, wodurch die Servoschleife optisch geschlossen ist. Weiter sind gemäß der Erfindung diejenigen Teile eines Servoregelsystems, die die Verwenduncr von elektrischen Signalen erfordern, in elektrisch sichere Umgebungen eingeschlossen, die mit Blitzableitern und ausreichender Abschirmung gegen elektromagnetischen Brumm und elektromagnetische Impulse versehen sind, wobei die Signalübertragung zwischen ihnen und anderen Teilen des Systems gänzlich optisch erfolgt; alle Teile des Systems, mit Ausnahme eines zentralen Teils, werden mit elektrischer Energie versorgt, die aus der Umwandlung von Licht gewonnen wird, welches ihnen aus dem zentralen Teil geliefert wird. Weiter wird gemäß der Erfindung bei der Implementierung eines in sich optisch verbundenen und auf elektrische Signale ansprechenden Systems nur eine diskrete optische Signalübertragung angewandt, wie beispielsweise binärer Digitalcode, Pulsbreitenmodulation und dgl., wodurch Probleme mit Signalpegeln, mit der Frequenz, der Analog/Digital-Umwandlung und dgl. vermieden werden .

Da eine elektrische Störung nicht auf natürlichem Wege in Licht umgewandelt werden kann, wird die Unversehrtheit der optischen Signale in einem System nach der Erfindung durch elektromagnetischen Brumm, elektromagnetische Impulse oder Blitze nicht beeinträchtigt.

Die Erfindung schafft ein Servoregelsystem, das vor elektrischer Störung im wesentlichen geschützt werden kann, von Haus aus mit einem Minimum an Gewicht implementiert werden kann und wegen der digitalen optischen Signalübertragung durch die Anwendung von Selbstheilungs-, Diagnose- und Kompensations(Korrektur)-Techniken, die auf dem Gebiet der elektrischen digitalen Servoregelsysteme bekannt sind, re-

lativ sicher gemacht werden kann. Die Erfindung vermeidet die Notwendigkeit einer Analog/Digital-Umwandlung und kann leicht so implementiert werden, daß Schnittstellen mit mechanischen Eingangsgrößen vorgesehen werden können, um mechanische Positionsausgangsgrößen zu liefern, und zwar mittels elektrischer ur.d/oder hydraulischer Schnittstellen, die allein durch optische Einrichtungen ohne weiteres mit Strom versorgt und gesteuert werden können.

Die Erfindung kann unter Verwendung von bekannter Technologie und bekannten Einrichtungen und Methoden anhand der Angaben in der folgenden Beschreibung implementiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines solarisierten optisch-digitalen Servoregelsystems nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung am Beispiel eines einzelnen Servostellantriebs beschrieben, bei dem es sich um einen von vielen in einem komplexen Servoregelsystem, wie beispielsweise dem Flugsteuerungssystem eines Hubschraubers, handeln kann. Als Beispiel wird der Itoll-Kanal eines Hubschraubers betrachtet, in welchem die seitliche Bewegung eines für die zyklische Blattverstellung /orgesehenen Steuerknüppels 10 eine entsprechende Bewegung einer Roll-Druckstange 12 hervorrufen soll, die bewirkt, daß der Taumelscheibenmischer auf entsprechende Weise anspricht, so daß die zyklische und die kollektive Verstellung der Hauptrotorblätter das gewünschte Ansprechen des Hubschraubers bewirken. Systeme dieser Art einschließlich mechanischen, analogen, hydraulischen und elektrisch gesteu-

erten hydraulischen Systemen sind bekannt. Ein solches System, bei dem eine Eingabe des Piloten an dem Steuerknüppel 10 in eine Bewegung der Druckstange 12 in einem System umgewandelt wird, in welchem ein hydraulischer Stellantrieb benutzt wird, welchem Eingangsgrößen für die automatische Flugsteuerung und die Stabilität aus einem digitalen Rechensystem zugeführt werden, ist in der eingangs erwähnten Patentanmeldung beschrieben.

Die Druckstange 12 wird durch einen hydraulischen Stellantrieb 13 positioniert, der ein Steuerventil 14 aufweist, welches durch ein elektrohydraulisches Ventil 15 betätigt wird, das eine Ventilbetätigungsmagnetspule 16 hat. Dem Steuerventil 14 wird unter Druck stehendes Hydrauliköl aus einer Quelle 17 zugeführt, wenn es mit dieser durch ein ümgehungs-/Einschaltventil 18 verbunden ist. Die bis hierher beschriebene Vorrichtung 12-18 kann von irgendeiner geeigneten bekannten Bauart sein, mit Ausnahme der Erwünschtheit, gemäß der Erfindung eine elektrische Trennung zwischen dem elektrohydraulischen Ventil 15 und dem übrigen Teil der StellantrJLebsvorrichtung vorzusehen, wie im folgenden beschrieben.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist, daß der Spule 16, die den Stellantrieb 13 steuert, elektrische Signale geliefert werden, die gänzlich innerhalb eines elektrischen Moduls 20 erzeugt werden, welcher neben dem Stellantrieb 13 angeordnet ist, obgleich sich dieser entfernt von dem Teil des Systems befinden kann, der die intelligente Steuerung dafür liefert, wie ein zentraler elektrischer Modul 22. Die Moduln 20, 22, die sämtliche elektrischen Signale des Systems enthalten, können jeweils mit geeigneten Blitzableitern und einer geeigneten Abschirmung gegen elektromagnetischen Brumm und elektromagnetische Impulse verse-

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hen sein, so daß die Unversehrtheit der elektrischen Signale darin gewährleistet ist. Die elektrischen Signale innerhalb des Moduls 20 werden durch Solarzellen 23 geliefert, die Licht über einen Lichtweg 24 aus einer Lichtquelle 25 empfangen- Die Lichtquelle 25 kann eine Lichtquelle hoher Intensität sein oder aus mehreren Lichtquellen geringer Intensität bestehen, von denen jede Licht an eine oder mehrere Lichtleitfasern in dem Lichtweg 24 abgibt. Die Leistung, die zum Betreiben der Spule 16 erforderlich ist, kann in der Größenordnung von 50 mW liegen, wobei solche Spulen aufgrund eines Widerstands von 100 bis 1000 Ohm einen Strom von weniger als 10 itiA erfordern. Damit die Anordnung gänzlich diskret oder digital ist, wird der durch die Solarzellen 23 gelieferte Strom der Spule 16 über einen optischen Schalter 26 wahlweise zugeführt, bei dem es sich einfach um einen lichtempfindlichen Transistor handeln kann, der durch Licht, das ihm über einen Lichtweg 27 (aus einer oder mehreren Lichtleitfasern) aus einer Lichtquelle 28 in dem zentralen elektrischen Modul 22 zugeführt wird, Ein/Aus-getastet wird. Durch Anlegen eines Pulsbreitenmodulationssignals an die Lichtquelle 28, das den gewünschten Effekt in dem hydraulischen Stellantrieb 13 angibt, wird der optische Schalter 26 zwischen einem hochleitenden und einem im wesentlichen offenen Zustand wechseln, damit das elektrohydraulische Ventil 15 im gewünschten Grad betätigt wird. Die elektrischen Signale, '-"'ie an die Spule 16 angelegt werden, können durch eine Rücklührung überwacht werden (wie es in der eingangs erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist), und zwar mittels einer Lichtquelle 29 in dem Massepfad der Spule 16, die optische Impulse auf einem Pfad 30 (beispielsweise einer Lichtleitfaser) an einen Empfänger 32 in dem zentralen elektrischen Modul 22 abgibt. Da dieses System gänzlich diskret ist (z.B. digital pulsbreitenmodulxert) braucht der Empfänger nur

irgendein einfacher optischer Detektor zu sein, wie beispielsweise ein diskret betätigter Fototransistor irgendeines Typs. Ebenso kann Gewißheit darüber, daß elektrische Energie zum Betreiben der Spule 16 verfügbar ist, mittels einer Lichtquelle 33 gewonnen werden (beispielsweise mit einem Diodenbegrenzer od.dgl·)/ die so geschaltet ist, daß sie ein optisches Signal auf einem Pfad 34 an einen Empfänger 35 nur dann abgibt, wenn die Solarzellen 23 ausreichende elektrische Energie zum Betätigen der Spule 16 an den Schalter 26 abgeben. Die Lichtquellen können Leuchtdioden od. dgl. sein. Wenn eine Datenübertragung hoher Dichte oder eine hohe Leistungskonzentration erwünscht ist, können als Lichtquellen Laser benutzt werden.

Die durch den Piloten erfolgende Steuerung des elektrischen Signals, das an den Schalter 26 abgegeben wird, wird ebenfalls mittels optischer Signalübertragung bewirkt. Die Rollachse des Steuerknüppels 10 kann in dem hier beschriebenen Beispiel einen einfachen optischen Lage- oder Positionsgeber 40 haben, der mit dem Steuerknüppel verbunden ist. Ein solcher Positionsgeber kann den aus der US-PS 4 116 000 bekannten Aufbau haben. In einem solchen Fall empfängt der optische Positionsgeber 40 ausreichend Licht über einen Weg 41 aus einer Lichtquelle 42 innerhalb des zentralen elektrischen Moduls 22, so daß eine ganze Codeplatte beleuchtet wird, und zwar entweder über einen einzelnen Lichtweg (eine einzelne Lichtleitfaser) oder über mehrere Lichtwege (eine oder mehrere Lichtleitfasern pro Bit) innerhalb des Lichtweges 41. Mehrere Lichtleitfasern bilden einen Lichtweg 43, der einen einzigen Weg für jedes Bit enthält, zu einem Empfänger 4Ί, der einen Fotodetektor pro Bit hat. Der Empfänger 44 wird daher mehrere elektrische Signale und zwar eines pro Bit, über einen elektrischen Pfad 45 an einen Eingangsdemultiplexer 46 abgeben, der von

bekannter Bauart ist. In dem hier beschriebenen Beispiel speist der Eingangsdemultiplexer 46 einen Mikroprozessor 47, der die binären Signale auf den elektrischen Leitungen 45 in entsprechende binäre Signale auf Leitungen 48 an einem Ausgangspuffer 49 umwandelt, wo die elektrischen Signale umgewandelt werden, so daß sich die geeignete Pulsbreitenmodulation (oder eine Modulation mittels Tastung konstanter Breite, wenn diese nach Lage des Falles erwünscht ist) auf elektrischen Leitungen 50 zu der Lichtquelle 20 ergibt. Das Positionieren des Steuerknüppels 10, das den Wunsch anzeigt, daß das Flugzeug bezüglich der Rollachse eine gewisse Bewegung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn ausführt, wird daher dazu führen, daß in dem Prozessor Lichtimpulse erzeugt und über den Lichtweg 27 gesendet werden, damit die Spule 16 mit aufeinander folgenden Impulsen so betätigt wird, daß der hydraulische Stellantrieb 13 über die Druckstange 12 die Taumelscheibe (über den zwischengeschalteten Mischer) so einstellt, daß sich die korrekte zyklische Verstellung der Hauptrotorblätter ergibt.

In dem hier beschriebenen Beispiel ist die Stellantriebsservoschleife eine sogenannte Regelabweichungs- oder Fehlerschleife. Die Bewegung der Druckstange 12 infolge von Impulsen in der Spule 16 wird eine' gewisse Auswirkung haben. Wenn die Druckstange 12 eine Position erreicht, die dem Befehl entspricht, den die Position des Steuerknüppels 10 anzeigt, so sind für die Spule'16 keine weiteren Impulse e^forderlich. Um das Ergebnis abzufühlen, das an der Druckstange 12 erzielt worden ist, ist ein weiterer optischer Lagefühler 54 (welcher im wesentlichen der gleiche Lagefühler wie der Fühler 40 sein kann) mit der Druckstange 12 verbunden. Der Fühler empfängt Licht über einen Weg 55 aus einer Lichtquelle 56 und gibt mehrere binäre Lichtbits über einen Weg 57 an entsprechende Empfänger 58 auf oben mit Be-

zug auf die Quelle 42 und den Empfänger 44 beschriebene Weise ab. Das ergibt eine binäre elektrische Darstellung auf entsprechenden Leitungen 59 an dem Eingangsdemultiplexer 46. Der Prozessor 47 hat die einfache Aufgabe (bezüglich dieses Regelkreises), die Differenz zwischen der Sollposition, die durch die Signale auf den Leitungen 45 angegeben wird, und der erreichten Istposition, die durch die Signale auf den Leitungen 59 angegeben wird, abzufühlen und Signale auf den Leitungen 48 zu liefern, welche eine Funktion des Fehlers oder der Regelabweichung sind, wobei diese Funktion bekanntlich im allgemeinen eine Proportional- und Integralverstärkung des Fehlers ist. Der Ausgangspuffer 49 nimmt einfach eine Binär/Pulsbreitenmodulation-Umwandlung vor, was einfach mittels eines Zählers erfolgen kann, der in jedem Zyklus voreingestellt wird und bis zu einem Endzählwert mit einem Taktgeber geeigneter Geschwindigkeit weitergeschaltet wird, während welcher Zeit der Impuls auf der Leitung 50 vorhanden ist und nach welcher er gesperrt ist. Die Verwendung eines Ausgangspuffers 49 gestattet, die Befehlsrate der Spule 16 auf einer zyklischen Basis zuzuführen, die anders ist als die, mit der die Information auf den Signalleitungen 48 auf den neuesten Stand gebracht wird.

Un Gewißheit zu erhalten, daß der hydraulische Stellantrieb 13 richtig arbeitet, kann eine zusätzliche optische Information durch den zentralen elektrischen Modul 22 über Zustände empfangen werden, die in dem hydraulischen System vorhanden sind, welches dem Stellantrieb 13 zugeordnet ist. Beispielsweise kann Gewißheit darüber, daß die Hydraulikölquelle mit dem Stellantrieb 13 verbunden ist oder nicht, an dem Einschalt-Zümgehungsventil 18 mit Hilfe eines optischen Lagedetektors 62 gewonnen werden, der über geeignete Lichtwege 65, 66 zwischen eine Lichtquelle 63 und einen Empfänger 64 geschaltet ist. Ein optischer Lagefühler 70 ist über Lichtwege 73, 74 zwischen

eine Lichtquelle 71 und einen Empfänger 72 geschaltet, um die Position einer Vorrichtung 75 abzufühlen, die auf den Differenzdruck an dem Stellantrieb anspricht. Der Lagefühler 70 kann, beispielsweise, mit einem federvorgespannten Dämpfungszylinder 75 verbunden sein, welcher auf entgegengesetzten Seiten mit dem Differenzdruck beaufschlagt wird, mit dem das Steuerventil 14 den hydraulischen Stellantrieb 13 beaufschlagt, was auf bekannte Weise erfolgt. Anders ausgedrückt, jeder hydraulische Druck kann in eine mechanische Position umgewandelt werden, die ihrerseits durch binäre optische Lagefühler des oben mit Bezug auf den Fühler 4 0 beschriebenen Typs leicht abgefühlt werden kann. Es ist lediglich erforderlich festzustellen, was abzufühlen ist, und die einfache Anwendung bekannter Techniken gestattet die Benutzung der optischen Abfühlung gemäß der Erfindung.

Die gesamte elektrische Energie für das hier beschriebene System kann von einer elektrischen Stromquelle 80 geliefert werden, die in dem zentralen elektrischen Modul 22 eine Stromquelle 81 bekannten Typs speist, damit über eine Leitung 82 elektrischer Strom an die verschiedenen Lichtquellen und außerdem geeignete Betätigungsenergie an den Prozessor 47, den Ausgangspuffer 49 und den Eingangsdemultiplexer 46 abgegeben wird. Es sei beachtet, daß die elektrische Stromquelle 80 mit dem elektrischen Modul 20 des Stellantriebs nicht verbunden zu sein braucht, weil ,.ie dafür erforderliche elektrische Energie mit Hilfe der Solarzellen 23, d.h. optisch geliefert wird.

Vorstehend ist ein einzelner Stellantriebskanal beschrieben worden. In einem solchen Fall kann der Prozessor 47 eine extrem geringe Größe haben, wie beispielsweise ein INTEL 4040 oder ein INTEL 8080 od. dgl. In einem solchen Fall kann es erforderlich sein, daß der zentrale elektri-

sehe Modul 22 dieses besonderen Kanals Verbindung mit den elektrischen Moduln von anderen Kanälen gleichen Typs hat. Beispielsweise ist es in dem Fall eines Nickachsenkanals (statt des Rollachsenkanals) erforderlich, eine Kopplung zwischen der Nickachse des Steuerknüppels 10 und den Steuereinrichtungen für die kollektive Blattverstellung des Hubschraubers vorzusehen. Zum Steuern der Betriebsart des Prozessors 47 und zum überwachen des Betriebes einschließlich der Unversehrtheit des betreffenden Kanals kann es erforderlich sein, mit den Anzeigern und Schaltern auf der Steuertafel des Piloten in Verbindung zu treten. In einem typischen modernen hochentwickelten Hubschrauber kann ein automatisches Flugsteuerungssystem vorhanden sein, das Autopilot- und Stabilitätsfunktionen erfüllt. Wenn die Erfindung so implementiert wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, d.h. mit einem einzelnen einfachen Rechner, der die Schleife in jedem Stellantriebskanal schließt, ist es erforderlich, daß dem Prozessor 47 Eingangssignale geliefert werden, die den Autopilot- und Stabilitätsfunktionen entsprechen (und möglicherweise auch Funktionen bezüglich künstlichen Steuerdrucks für den Steuerknüppel des Piloten). Es sind daher Lichtquellen 84, 85 und Empfänger 86, 87 dargestellt, die mit Triebwerkssteuereinrichtungen 88 und mit Steuertafelanzeigern und -schaltern 89 Verbindung haben. Es kann sich dabei um einzelne Kanäle handeln, die seriell oder mit Pulsbreitenmodulation betrieben werden, oder um Parallelbitkanäle, bei denen mehrere Lichtwege zur parallelen optischen Signalübertragung benutzt werden (wie oben mit Bezug auf den Lichtweg 43 beschrieben), oder um jede andere Anordnung, die für eine bestimmte Implementierung der Erfindung geeignet ist. Eine ähnliche Lichtübertragung ist, obgleich der Einfachheit halber weggebrochen dargestellt, für ein automatisches Flugsteuerungssystem 90 vorgesehen. Wenn die Erfindung so implementiert wird, daß ein zentraler elektrischer Modul 22 einen Prozes-

sor 47 mit weiteren zugehörigen Einrichtungen enthält, der ausreichend leistungsfähig ist, um viele Kanäle zu steuern, so kann die Erfindung mit Computern des in der eingangs erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Typs implementiert werden, um viele Karflle gleichzeitig zu steuern und Autopilot-Stabilitäts- und Künstlichersteuerdruck-Funktionen direkt innerhalb des Moduls 22 zu erfüllen. Die besondere Art und Weise, auf die die Erfindung implementiert wird, ist also nicht relevant, denn die Erfindung ist bei der Anwendung der optischen Digitaltechnologie zum Implementieren von elektrisch störungssicheren und zuverlässigen Servoregelsystemen äußerst vielseitig.

Bei der bis hierher unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung von Hydraulikenergie an dem Stellantrieb vorgesehen. Selbstverständlich kann es Fälle geben, in denen besondere Entwurfskriterien eines Servoregelsystems die Verwendung von Hydraulikenergie unerwünscht machen können. Beispielsweise kann es in einem Kampfhubschrauber unerwünscht sein, daß Hydralikleitungen nach hinten zu Stellantrieben laufen, die am Heck angeordnet sind. In diesen Fällen kann ein elektrischer Stellantrieb, wie beispielsweise ein Schraubenspindelstellantrieb od.dgl.,im Rahmen der Erfindung benutzt werden. Ausreichende Energie muß in diesem Fall mittels einer geeigneten Anzahl und mittels geeigneter Arten ^n Solarzellen 23 geliefert werden. Die Bewegung ist jedoch mit Hilfe eines optischen Schalters, wie des optischen Schalters 26, steuerbar, dem geeignete Lichtimpulse zugeführt werden, damit der gewünschte Strom für die Bewegung des Stellantriebs durchgelassen wird.

Um zu gewährleisten, daß ausreichende elektrische Energie mittels Solarzellen innerhalb eines entfernten elektrischen Moduls 20 erzeugt wird, kann eine große Anzahl diverser

Lichtwege vorgesehen werden, so daß die Zerstörung von einer oder mehreren Lichtleitfasern in einem Lichtweg nicht verhängnisvoll ist. Tatsächlich können bei Bedarf einzelne Lichtquellen, Lichtleitfasern und Solarzellen bei Bedarf vorgesehen werden: der Ausgang jeder Solarzelle (oder jeder Solarzellengruppe) ist durch eine Lichtquelle 33 überwachbar. Das überwachen der Solarzellenausgänge kann eine nach Bedarf erforderliche Umgestaltung des Lichtzufuhrnetzwerks von dem zentralen elektrischen Modul 22 zu dem entfernten elektrischen Modul 20 gestatten. Selbstverständlich erfordert die zusätzliche Komplexität eines solchen Systems zusätzliche Prozessorzeit und zusätzliche Speicherung innerhalb des Prozessors 47 und kann einen höher entwickelten Prozessor erforderlich machen.

Die Erfindung ist als Beispie;, als Teil eines Hubschrauberflugsteuerungssystems beschriften worden. Selbstverständlich ist die Erfindung gleichermaßen für Flugsteuerungssysteme von Starrf lüglern, Karapf schiff en od.dgl. geeignet. Weiter ist die Erfindung gut für Kernreaktor- und andere industrielle Prozessregelsysteme geeignet. Ein besonders

vorteilhafter Gebrauchszweck der Erfindung findet sich jedoch in Hubschraubern, die keine massive metallische Abschirmhaut haben und in vielen Gebrauchsfällen agressiven Umgebungen ausgesetzt sind. Ein Aspekt der Erfindung beinhaltet deshalb ein verbessertes Hubschrauberflugsteuerungssystern.

Claims (2)

1. Patentansprüche :

   1 . Servoregelsystem mit:
   einem mechanischem Stellantrieb (13); einer auf elektrische Signale ansprechenden Steuereinrichtung (20) zum Betätigen des mechanischen Stellantriebs; einer Eingangseinrichtung (10, 40) zum Liefern einer fühl~ baren Darstellung eines Befehls für den Stellantrieb (13); und

   einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung (22), die zwischen die Eingangseinrichtung (10) und die auf elek-' -ische Signale ansprechende Steuereinrichtung (20) zum Betätigen des Stellantriebs geschaltet ist; dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Signalverarbeitungseinrichtung (22) Einrichtungen (23, 24, 26, 44) enthält zur Zufuhr von Lichtenergie zu dem Stellantrieb (13), der Steuereinrichtung (20) und der Eingangseinrichtung (10, 40), wobei die Eingangseinrichtung einen optischen Wandler (40) enthält, der auf die

   fühlbare Darstellung anspricht und ein digitales optisches Signal an die Signalverarbeitungseinrichtung (22) abgibt, welches die fühlbare Darstellung anzeigt, daß eine Einrichtung (54) vorgesehen ist, die auf den Stellantrieb (13) anspricht, um ein optisches Digitalsignal an die elektrische Signalverarbeitungseinrichtung (22) abzugeben, das die Bewegung des Stellantriebs anzeigt, und daß die Steuereinrichtung (20) eine Einrichtung (16) enthält, die auf die ihr aus der elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung (22) zugeführte Lichtenergie hin elektrischen Strom liefert, und eine optisch ansprechende Schalteinrichtung (26) zum wahlweisen Abgeben des elektrischen Stroms an die elektrische Steuereinrichtung (16), wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (22) optische Signale an die optische Schalteinrichtung (26) abgibt.
2. 2. Solarisiertes optisch-digitales Flugsteuerungssystem mit:

   mehreren Stellantrieben (13);

   mehreren elektrischen Stellantriebssteuereinrichtungen (20), die jeweils einem der Stellantriebe zugeordnet sind; mehreren Flugsteuerungseingangsvorrichtungen (10, 40); und einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung (22) , die auf die Eingangsvorrichtungen anspricht, um die elektrischen Steuereinrichtungen zu betätigen;

   dadurch gekennzeichnet, daß das System einen elektrisch abgeschirmten und geschützten Modul (20) enthält, der neben jedem der Stellantriebe (13) angeordnet ist, und eine elektrisch abgeschirmte und geschützte elektrische Signalverarbeitungseinrichtung (22), die entfernt von den Stellantrieben (13) angeordnet ist, wobei jeder Steuereinrichtung elektrische Energie durch fotoelektrische Wandler (23) zugeführt wird, die darin enthalten sind und die Zufuhr von elektrischer Energie zu den Stellantriebssteuereinrichtungen mittels optisch ansprechender

   elektrischer Schalter (26) steuern, wobei die Flugsteuerungseingangsvorrichtungen eine Einrichtung (40) enthalten, die optische Signale an Eingänge der Signalverarbeitungseinrichtung abgibt, welche sich auf einen der Stellantriebe beziehen, der dem Eingang entspricht, und wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (22) optische Signale an die optisch ansprechenden elektrischen Schalter (26) auf optische Signale hin anlegt, die sie aus den Flugsteuerungseingangsvorrichtungen empfängt.