DE877702C - Selbsttaetige Steuerung fuer Flugzeuge - Google Patents

Selbsttaetige Steuerung fuer Flugzeuge

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DE877702C
DE877702C DES20324A DES0020324A DE877702C DE 877702 C DE877702 C DE 877702C DE S20324 A DES20324 A DE S20324A DE S0020324 A DES0020324 A DE S0020324A DE 877702 C DE877702 C DE 877702C
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DE
Germany
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control
pulse
aircraft
voltage
tube
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Expired
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DES20324A
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English (en)
Inventor
Carl Alfred Frische
Jefferson Richard Wilkerson
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Sperry Corp
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Sperry Corp
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0816Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability
    • G05D1/085Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability to ensure coordination between different movements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Selbsttätige Steuerung für Flugzeuge Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Steuerung für Flugzeuge und bezieht sich auf solche Steuerungen, bei denen ein Steuergerlät einen Abweichungsimpuls erzeugt, welcher die Abweichung des Flugzeugs von einer Richtung oder Stellung angibt, die beibehalten werden soll, und bei denen ein Differenziergerät eine oder mehrere Ableitungen dieses Impulses nach der Zeit herstellt, die mit diesem Impuls oder mit einem ihm proportionalen Impuls kombiniert wird (werden), um einen zusammengesetzten Impuls zu erhalten, der Vorrichtungen zur Beseitigung der Abweichung betätigt.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der zeichnung erläutert, und zwar beispielsweise im Zusammenhang mit der selbsttätigen Steuerung, die in der britischen Patentschrift 626:287 näher beschrieben ist.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. i ein Schaubild der Steuerung, wie sie im Zusammenhang mit. einer selbsttätigen Flugzeugsteuerung verwendet wird; und Fig.2 einen Schaltplan eines der drei Servoverstärker der in Fi:g. i gezeigten Anlage.
  • Die automatische Flugzeugsteuerung nach Fig. i arbeitet wie folgt.
  • Die azimutale Bezugsvorrichtung oder die Azimutrichtung haltende oder Kompaßvorrichtung des Flugzeugs. ist in der gewö'hnlic'hen Form eines azimutalen oder Kurskreisels i gezeigt, wäthriend die Steuerung um die beiden waagerechten Achsen (Steigungs- und Seitenneigungsachse) des Flugzeuges durch. einen Kreiselhorizont 2 erfolgt. Der Kurskreisel steuert das Seitenruder 3, und zwar mittels eines Impulsgebers 4., der in diesem Fall nach Art eines elektrischen Drehfeldübertragers ausgeführt ist.
  • Die Einphasenwicklung 4" des Gebers 4 wird vom senkrechten Ring des Kürskreisels getragen und aus einer beliebigen Wechselstromduelle gespeist, wodurch in der Mehrphasen-wicklung 4', die lagemäßig mit dem Flugzeug verbunden ist, dreifache Wechselspannungen entstehen, die den betreffenden Stellungen, dieser Beilen Wicklungen entsprechen. Anstatt jedoch eine I,,ursänderungsvorrichtung an. den Kreisel anzuschließen und, die Impulse vom Geber 4 unmittelbar zum Seitenruderimpulsverstärker 5 u schicken, wird eine Differentialvorrichtung B. nach Art eines Drehfeldgebers zwischengeschaltet. Die Wicklungen 4' werden an die entsprechenden Mehrphasenwicklungen 8' eines solchen Impulsübertragers oder -generators, 8 angeschlossen, der, wie beschrieben, mittels des. Einstellknopfes io auf Kursänderung gestellt werden kann, gewöhnlich aber fest eingestellt ist. Ob-wohl die Einphasenwicklung g des Generators 8 fest eingestellt sein kann, ist vorzuziehen, sie zu betätigen, wie dies beschrieben wird. Eine solche Wicklung erzeugt einen Impuls immer dann, wenn sich ihre Lage -zur Wicklung 8' von der Lage der Wicklung 4" zur Wicklung q.' unterscheidet. Der so erzeugte Impuls wird zum Verstärker 5 geschickt, der in Fig. 2 eingehender dargestellt ist und selbst wieder ein elektromagnetisches Steuergerät 6 betätigt, um das. Relais- oder Steuerventil 7 des Seitenruderservomotors S zu steuern; letzterer ist in diesem Fall als hydraulischer Motordargestellt.
  • Der Geber 8 erzeugt einen Nullimpuls, und das Ruder 3 bleibt in der Mitte, solange das Flugzeug die richtige Richtung einhält. Sollte sich jedoch die Flugzeugrichtung aus irgendeinem Grunde ändern, so dreht sich die Wicklung 4' des Gebers 4, die mit dem Flugzeug verbunden ist, in Bezug auf Wicklung q.", die mit dem Kreisel i verbunden ist, der seine Raumorientierung beibehält. Dadurch wird ein Impuls durch den Impulsgeber 8 erzeugt, welcher die Ausübung einer Kraft auf das Seitenruder 3 verursacht, die das Flugzeug in seine vorbestimmte Flugrichtung zurückführt und in dieser hält; zugleich wird auch die Wicklung 4' in ihre richtige Stellung in Bezug auf Wicklung q." zurückgebracht. Der Verstärker 5 umfaßt Rückführungsvorrichtungen in Gestalt von Stromkreisen, die Geschwindigkeits- und Beschleunigungskomponenten aus dem vom Geber 8 stammenden Impuls. erzeugen, die; wenn sie dem Servomotor S zugeführt werden, ein Pendeln um die Hochachse verhindern und das Flugzeug genau in seiner Flugrichtung halten.: Eine Kursänderung läßt sich dadurch erzielen, daß man eine der Wicklungen 8` und g in Bezug auf die andere unmittelbar verdreht, z. B. mit Hilfe des Kurswechselknopfes iö, worauf das Seitenruder so lange betätigt wird; bis die Wendung des Flugzeugs die Wicklung ¢' in die gleiche Lage zur Wicklung ¢" stellt, in der die Wicklung 8' zur Wicklung g steht.
  • Andererseits kann, eine Wendung mit vorherbestimmter Geschwindigkeit dadurch erzielt werden, daß ein Teil des Gebers 8 mit der gewünschten Geschwindigkeit gedreht wird. Dies kann mit Hilfe des gezeigten Antriebes von veränderlicher Geschwindvgleit erzielt werden; der die gew-"tuischte Wendegeschwindigkeit einstellt. Dieser Antrieb ist nach Art einer Reibungsscheibe i i gezeigt, die mit konstanter Geschwindigkeit von einem mit. konstanter Umdrehungszahl umlaufenden Motor angetrieben wird. Durch die Scheibe i i wird ein Zylinder 13 mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben; und zwar mittels eines radial verschiebbaren Kugelschlittens 14, dessen radiale Stellung auf der Scheibe i i z. B. durch einen Wendegeschwindigkeitsknopf 15 bestimmt wird; in der ge. zeigten Anordnung geschieht dies mittels des Ritzels 16 und der Zahnstange 17. Auf diese Weise sucht der Impulsgeber 8 einen ständig anwachsenden Impuls zu erzeugen, der durch die Drehwirkung des Flugzeugs ausgelöscht wird. Bei geeigneter Ausbildung wird das Drehen des Flugzeuges der Drehung der Wicklung g ganz genau folgen, so daß die Wendegeschwindigkeit des Flugzeuges proportional zur Winkelverschiebung der Wendesteuerung 15 erfolgt.
  • Ein Teil der selbsttätigen Querneigungscorrichtung umfaßt Mittel, die eine sofortige Verstellung der Querruder 18 und i9 verursachen, sobald die Wendegeschwindigkeit eingestellt wird. Dies kann, wie gezeigt, mit Hilfe eines Drehfeldgebers 2o erzielt werden, der durch die Drehung des Wende geschwindigkeitsknopfes 15 unmittelbar gedreht wird. Dieser Drehfeldgeber gehört zum Magslip-Typ und ist dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wicklungen stationär sind und nur ein Weicheisenaaker 2i gedreht wird. Der Anker zz ist Z-förmig, aus Weicheisen hergestellt und innerhalb der stationärem Wicklung 22 untergebracht, die mit Wechselstrom gespeist wird. Die Feldwicklung umfaßt zwei entgegengesetzt geschaltete senkrechte Spulen 23, deren Ausgangsspannung dem Quersteuerimpulsverstärker 24 zugeführt wird, und zwar im entgegengesetzten Sinn zur Spannung, die von dem auf der Rollachse des Kreiselhorizonts 2 befind'lic'hen Impulsgeber 25 erzeugt wird. Dieser Impulsgeber 2.5 gehört zu demselben Typ wie der Geber 2o, und seine Ausgangsspannung wird den Anschlußklemmen, B und C des Verstärkers 24 zugeführt, vom denen die Klemme C geerdet ist. Der Ausgang des Gebers 2o ist auch mit den Abgabeklemmen L und E des Verzögerungsstromkreises 26 für die Querlagekorrektion in Reihe geschaltet, der in Fig. 2 genauer gezeigt ist, und die Resultierende dieser drei Reihenspahnungen wird den Anschlußklemmen A und C des Querruderverstärkers 24 zugeführt. Wenn die Wirkung des Verzögerungsstromkreises 26 für die Querlagekorrektion vorläufig außer acht gelassen und außerdem angenommen wird, d'aß die Ausgangsspannung des Gebers 2o gleich Null ist, so wird die Querlage des Flugzeuges durch den Kreiselhorizont 2 mittels des auf seiner Rollachse befindlichen Impulsgebers 25 gesteuert. Bei waagerechtem Flug wird die Ausgangsspannung des Gebers -25 gleichfalls Null. Rollt das Flugzeug, so wird ein Impuls erzeugt, und zwar durch die relative Verschiebung zwischen dem Anker 25' des Gebers 25, der auf der Rollachse des Kreiselhorizonts 2 fest angebracht ist und daher seine Raumorientierung behält, und den Statorwindungen 25", die mit dem Flugzeug rollen. Dieser Impuls betätigt dein Ouerruderverstärker 2q. und dient dazu, die Querruder so einzustellen, daß das Flugzeug in seine waagerechte Lage zurückkehrt. Der Verstärker 24 umfaßt Rückführungsvorrichtungen, und das Flugzeug wird somit waagerecht gehalten.
  • Wird durch den Geber 2o ein Ouerlagenimpuls erzeugt, so wirkt er auch auf die Ouerrudersteurung so lange- ein, bis die Eingangsspannung am Verstärker 2. gleich Null wird. Ist der Impuls konstant, dann muß sich das Flugzeug so lange in die Kurve, hineinlegen, bis ein gleich starker und entgegengesetzter Impuls durch den Geber 25 erzeugt wird. Ein solcher Quersteuerimpuls kann durch ein Verdrehen des Ankers 21 oder der Windungen :23 des Gebers 2o in bezug aufeinander hervorgerufen werden. Eine Winkelverschiebung der Wendesteuerung 15, die eine dieser Winkelverschiebung entsprechende konstante Wendegeschwindigkeit einleitet, verursacht durch die daraus folgende Verschiebung des Ankers 2z des Gebers 2o auch eine entsprechende Querlage. Für die Handsteuerung des Querlagewinkels wird ein Querneigungsknopf 27 vorgesehen, der die Winkellagen der Feldwicklungen; 23 des Gebers 2o so einstellt, daß eine entsprechende Querlage in der schon beschriebenen Weise erfolgt.
  • Das Wenden wird durch die Verschiebung der Wendesteuerung 15 eingeleitet. Dadurch wird eine vorbestimmte Wendegeschwindigkeit und gleichzeitig eine dementsprechende: Querlage eingestellt. Da diese Wirkungen: das Bestreben haben, die Wendegeschwindigkeit des Flugzeugs zu ändern, so wird das Seitenruder aus der Stellung; die durch die oben beschriebene Rudersteuerung bestimmt wird und die der eingestellten Wendegeschwindigkeit entspricht, verschoben und entsprechend gehalten. Dieser Zustand tritt durch das Auftreten einer konstanten Spannung in Erscheinung, die zwischen den Anschlußklemmen F und G des Seitenrudersteuergeräts 6 wirkt und von deren Polarität und, Größe die Richtung und der Betrag der Verschiebung des Ruders 3 abhängen. Dieser zwischen den. Klemmen F und G erscheinende Impuls wird benutzt, um den. Querlagcwinkel zu berichtigen. Da der Querlagewinkel nicht der richtige ist, wird das Flugzeug, wie oben erläutert, entweder nach innen abrutschen, wenn der Querlagewinkel zu groß ist, oder aber nach außen schieben, wenn der uerlagewinkel zu klein ist. Der Impuls wird somit- zum Verstärker 26 für die Korrektion der Querneigung geschickt, der diesen Impuls verstärkt und verzögert, und die dadurch zwischen den Klemmen LT und E erzeugte Berichtigungsspannung wird in Reihe mit der Ausgangsspannung des Gebers 2o geschaltet. Diese Berichtigungsspannung wird in einem solchen Sinn und Betrag eingeführt, daß die resultierende Verschiebung der Querruder r8 und r9, die dadurch mittels des Ventils 7' und des Servomotors S' erzeugt wird, den Querlage-Winkel so berichtigt; daß er der gegebenen: Fluggeschwin:digkeit: und der eingestellten Wendegeschwindigkeit angemessen ist. Dadurch wird jegliche Abweichung von den richtigen Kurvenverhältnissen, wie sie z. B. durch Änderung der Fluggeschwindigkeit verursacht werden, kann, selbsttätig durch die Wirkung des Korrektionsimpulses ausgeglichen, der vom Seitenrudersteuergerät 6 als Folge einer falschen Querlage ausgeht.
  • Die Verzögerung innerhalb der Stufe 26 für die Korrektion der Querlage ist deswegen. erwünscht, weil sie dem Flugzeug gestattet, in die, Wende und Querlage hineinzugehen, bevor die, Berichtigung vorgenommen wird, so daß die vorgenommene Berichtigung den tatsächlichen und nicht den vorübergehenden Bedingungen entspricht, die herrsche während das Flugzeug in die Wende geht. Eine solche Verzögerung kann. ferner wünschenswert erscheinen, um den Wirkungen der Stromkreise innerhalb des Quersteuerimpulsverstärkers 24. entgegenzuwirken, wenn die Berichtigungsspannung diesen Stromkreisen unterworfen. ist, so, da.ß die Ausgangsspannung des Quersteuerimpulsverstärkers nur dem mittleren Wert der Querlageimpulsspannung entspricht, die von. den Anschlußklemmen D und E abgenommen wird, und nicht ihren kurzzeitigen Änderungen, was zu unerwünschten Beanspruchungen des Flugzeugs und zu Schwankungern des Querlagewinkels führen würde. Die eingeführte Verzögerung dient auch dazu, das Pendeln um die Nullage abzudämpfen, indem der Impuls für das Seitenruder über den Verzögerungskreis den Querruderservomotor so steuert, daß das Flugzeug in die Querlage gebracht und somit. der Seitenruderimpuls vermindert wird. Ferner gestattet diese Verzögerung dem Kreisel 2, die Kurvenhaltung des Flugzeugs gegen plötzlich auftretenden Wirkungen, wie z. B. Windstöße, die den Querlagewinkel ändern könnten, zu stabilisieren, ohne durch die dadurch verursachten Änderungen des Seitenruderimpulses beeinfiußt zu werden.
  • Der Höhensteuerimpulsverstärker 28 steuert in ähnlicher Weise durch das Ventil 7" und den Servomotor S" das Höhenruder 29. Dieser Verstärker 28 wird in. ähnlicher Weise von einem e!lektromagnetischen Impulsgeber 30 gesteuert, der an der Stampfachse des Kreisels 2 angebracht ist und dem Impulsgeber 25 entspricht, und ferner von einer von Hand, betätigten Steuervorrichtung 31 für die Längsneigung, die dem Geber 2o ähnlich ist und das Flugzeug auf Steigen und Fallen steuert, wobei die genannten Vorrichtungen 30 und 3 i den Verstärker 28 entgegengesetzt steuern. Die Vorrichtung 30 wird vorzugsweise innerhalb des Kardanringes 3 i' des Kreisels angebracht, um die übliche Kugelgelenk- oder Schleifenbauwedse zu vermeiden; der :Geber ist dann durch das Ritzel 322 und den Zahusegmentbogen 33 mit dem Lagerzapfen 34 verzahnt, an dem das Kreiselgehäuse drehbar gelagert ist, so, daß der Geber 30 verdreht wird, wenn der Kreisel in b,ezug auf das Flugzeug um eine- Querachse an; dem Lagerzapfern; 34 kippt. Die Kardanhauptächsa 35-35 verläuft in diesem Fall längsschiffs.
  • Die Impulsgeber 20, 25, 30, 31 brauchen nicht unbedingt vom gezeigten Typ zu sein, sondern können in beliebiger Bauart ausgeführt werden, die dazu geeignet ist, phasenumkehrbare Wechselstromsignale veränderlicher Größe abzugeben, die nach Größe und Sinn der Verschiebung eines Steuergliedes entsprechen, wie der Querlagesteuereng 27, Längsneigungssteuerung 8i oder der Gelenke 34, 3'5 des Kreiselhorizonts 2.
  • Der Geber 4 und der - Impulsgenerator 8 der Rudersteueranlage können durch entgegengesetzt geschaltete Impulsgeber nach Art der für die Quer-und Höhenrudersteüeranlagen verwendeten ersetzt werden. und umgekehrt.
  • Die drei Verstärker 5, 24 und 2_8 können in ähnlicher Bauweise ausgeführt sein; ihre Einzelheiten, welche die Erfindung verkörpern, werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Die Bezugsbuchstaben AB und C- der Fig. 2 entsprechen Jenem; der Fig. i. Bezugsbuchstabe H bezeichnet eine Verbindung; dien nur für den. Höhensteuerimpulsverstärker 28 benutzt wird.
  • Die in Fig. 2 gezeigten Anordnungen der Leitungs- und Verstärkungsstromkreise worden zwischen diel impulserzeugenden Steuervorrichtungen und dem. Servomotor geschaltet, der jedes der gesteuertem. Glieder, d.- h. das Seitenruder, die Querruder und das Höllenruder, betätigt. Die Eingängsklemmen B und C sind für Impulse bestimmt, die vom Geber 4 des Richtungskreisels i oder vom Geber 25 des Kreiselhorizonts ä stammeng und deren Zeitableitung benutzt wird, um den entspre@ chenden Servomotor -zu betätigen. Die Eingangsklemmen A und B -sind für "Impulse bestimmt, die v oü einem handgesteuerten Glied, dem Querlagesteuerglied 27 oder dein Längsneigungssteuerglied 8i, stammen: und deren Zeitableitung nicht gebildet wird, die vielmehr nur als. Größen ohne Differentialbildung die Tätigkeit des Servomotors beeinflussen sollen. Dia weiteren Anschlußklemmen H und C sind für einen anderen Satz Impulse bestimmt, die von einer selbsttätigen Höhenlagesteuerungsvorrichtung 36,- 37= - 38 stammen,- deren Größen ohne Differentialbildung die Tätigkeit des Höhenruderservomotors beeinflussen sollen.
  • Die Impulse, deren Zeitableitung gebildet wird, werden; durch diel Anschlußklemmen-B und C in die Primärwicklung eines symmetrischen Transformators 41 geschickt, dessen: doppelte Sekundärwicklungen q.1' und" 4i" die Steuergitter einer phasenempfindlichen . Doppelgleichriehterröhre 42 entgegengesetzt steuern.. Diel Kathoden der Röhre 4:2 sind'miteirander verbunden und über einen Xathodenwiderständ 82 und Wechselstromquelle 54 im Punkt 84 geerdet. Die Anoden der Röhre 42 sind durch die Glättungsfilter 4-4, 44 an. die Ausgangswiderstände 46 bzw. 46' angeschlossen, deren Verbindungspunkt bei 84 geerdet ist. Die Schirmgitter der Röhre 42 sind über eine Wechselstromquelle 54 geerdet, die in Phase mit der Stromquelle 54 ist, jedoch eine geringere Stärke hat,- so daß die Schirmgitter zu jeder Zeit dieselbe Polarität, jedoch ein niedrigeres Potential als die Anoden haben.
  • Die Stromquelle 54 hat dieselbe Frequenz wie die des dem Transformator 41 zugeführten Impulses und wird so eingestellt, daß sie sich in gleicher oder aber in umgekehrter Phase mit den Spannungen befindet, die von den Wicklungen 41' und 41" des Transformators 41 den Gittern der Röhre 4ä zugeführt werden. Da diese Spannungen gegenphasig sind, befinden sich die Anoden und die Stromquelle 54 stets in gleicher Phase mit der einen Gitterspannung und in umgelehrter Phase zur anderen Gitterspannung. Dementsprechend läßt die eine Hälfte der Röhre 42 während der halben Periode der Stromquelle 54, während welcher die Anoden: dieser Hälfte positiv sind, mehr Strom durch als die andere, wodurch resultierende gleichgerichtete Differentialspannungen an den Widerständen 46 und 46' erzeugt worden, deren Unterschied sich nach Größe und Polarität mit der Größe und Phase des Impulses, der vom Impulsgeber des Kreisels oder, von einem anderem Steuerglied dem Transformator 41 zugeführt wird, ändert.
  • Um dem. Stromkreis der Röhre 42 auf einen; niedrigem. oder den Nullwert der Eingangsspannungen und außerdem gegen: Schwankungen der Speisespannurig zu stabilisieren und auszugleichen, ist eine negative Rückkopplung durch einen Transformator 43 vorgesehen, dessen Primärwicklung durch die Wechselstromkomponente der Ausgangsspannung der Röhre 42 erregt wird.. Die Sekundärwicklung des Transformators 43 hat einen Mittelabgriff 87, derüber einen Kondensator 86 an die Kathoden dar Röhre 42 angeschlossen ist, während die Zwei Hälften der Sekundärwicklung an die Sekundärwicklungen 41' und 41" des Eingangstransformators 41 entgegengesetzt in Reihe geschaltet sind. Der Mittelabgriff 87 ist auch an die Stromquelle 54 über einen hochohmigen Widerstand 88 angeschlossen. Der Kondensator 86 und der Widerstand 88 dienen dazu, *die Vorspannung an dem Widerstand 82 auf genügender Höhe zu halten, urig einen Gitterstrom während der Perioden, von niedrigen: Augenblickswerten des Anodenstroms zu verhindern, während welcher die Vorsparinung sonst auf einen niedrigen Wert absinken würde.
  • Die an dem Widerstand 46 abgelegte Ausgangsspanneng der_ Röhre 42 wird über einen Differew zierüngskreis eleitet, der einen Kondensator45 und Reihenwiderstände 89, 9o enthält, um die; erste Ableiteng des Impulses nach der Zeit, mit anderen Worten das Änderungsverhältnis des Impulses, zu gewinnen. Am besten wird auch eine zweite Ab- i a - -eitung des Impulses 'nach der Zeit ermittelt, und zwar -mittels eines zweitem. Differenzierungskreises, der einen Kondensator 47 und einen Reihenwiderstand: gi enthält. Der Kondensator 47 wird von. einem Widerstand 5o überbrückt, und dadurch wird die Summe der ersten und der zweiten Ableitung des Impulses gebildet, die in die Sekundärwicklung 48' eines Transformators 48 sowie in die, Sekundärwicklung 52' eines anderen Transformators 52 geschickt wird. Die Resultierende dieser reihengeschalteten Spannungen wird dann an das eine Steuergitter einer zweiten Doppelröhre 53 geführt, In ähnlicher Weise wird ein Differenzierungskreis 51, der einen Kondensator 45' und Widerstände 8g', 9o' bzw. einen Kondensator 47' mit Widerständen gi' und 50' umfaßt, so angeordnet, daß er durch die Spannung, die an dem anderen Ausgangswiderstand 46' der Röhre 42 erscheint, erregt wird und Impulse erzeugt, die Komponenten haben, die der ersten und der zweiten Ableitung der Eingangsspannung proportional sind, jedoch im entgegengesetzten Sinn zur Spannung wirken, die durch die erstgenannten Differenzierungskreise erzeugt werden. Die abgeleitete Spannung ist mit den Spannungen an den Sekundärwicklungen 48" und 52" der Transformatoren 48 und 52 in Reihe geschaltet, die resultierende Spannung, die in Phasenopposition zu derjenigen Spannung steht, die an das erste Gitter der Röhre 53 geführt ist, wird an das andere Steuergitter der Röhre 53 geschickt.
  • Die Primärwicklung des Transformato:rsi 48 ,v ird 'an die Anschlußklemmen A und C angeschlossen., um lediglich. durch die Steuergröße gespeist zu werden und nicht durch eine Ableitung der diesen Klemmen zugeführten, z. B. von den handbetätigten Steuergliedern, stammenden Impulsspannungen. Auf diese Weise wird eine einem handgesteuerten Impuls und gegebenenfalls automatisch gesteuerten Impulsen, proportionale Spannung zu der Spannung hinzugefügt, die den Zeitableitungen proportional ist, die mit Hilfe der Differenzierungskreise von automatisch gesteuerten Impulsen abgeleitet sind. Die Impulse, die den Klemmen .d und C zugeführt werden., umgehen die Differenzierungskreise so lange, wie die Impedanz der Primärwicklung des Transformators 48 groß bleibt im Vergleich zu der parallel geschalteten Impedanz der Primärwicklung des Transformators 41 und der betreffenden automatischen Steuervorrichtung, z. B. der Impulsgeber, die, daran angeschlossen sind.
  • Um die dem Transformator 48 zugeführte Spannung zu begnen ,zen, kannein.Spannungsbegrenzer4o, der z. B, aus entgegengesetzt parallel geschalteten Gleichrichtern, z. B. Kupferoxydgleichrichtern, besteht, mit einem strombegrenzenden Widerstand 4ö in den Stromkreis über die, Klemmen .4 und C in Reihe geschaltet werden. Auf diese Weise können übermäßige Impulsspannungen, die den Stromkreisen schädlich seinikönnten, auch bei schnell au-,geführten Verschiebungen der handbetätigten Glieder nicht auftreten, und es werden übermäßige Betätigungen der Servosysteme, die bewirken könnten, daß das Flugzeug einen, Sturzflug macht, mit gefährlichem Winkel fliegt oder gar sich auf den Rücken zu .dreht, mit Sicherheit ausgeschlossen.
  • Der Transformator 52 kann über die Klemme, H und Erde, d. h. Klemme C, durch einen anderen Steuerimpuls betätigt werden, dessen Zeitableitung nicht gebildet wird. Oft ist es z. B. erwünscht, den Servomotor des Höhenruders eines Flugzeugs durch einen Impuls zu steuern, der der Höhenlage entspricht. Dar, zusätzliche Steuerimpuls wird an die Primärwicklung des Transformators geführt und dient dazu, mittels der Sekundärwicklungen 52' und 52' des Transformators 52 die Gitter der Röhre 53 entgegengesetzt zu steuern. Ein Spannungsbegrenzer, der dem Begrenzer 4o ähnlich ist, kann eingeschaltet werden, um übermäßig starke Impulse auszuschließen und um zu verhindern, daß infolge plötzlicher Änderung der Höhenlagei ein Impuls hervorgerufen wird, der die übrigen, z. B. aus einer Kreiselsteuerung und einer Handsteuerung kommendem( Impulse übertreffen würde und das Flugzeug zum Trudeln oder zum Stürzen bringen könnte.
  • Zu beachten ist, da:ß die an die Gitter der Röhre 53 geführten Spannungen auch Rückführungsspannungen in sich einschließen, die notwendig sind, um einen stetigen Betrieb aufrechtzuerhalten. Die Kathoden der Röhre 53 sind über einen Kathodenwiderstand. 93 geerdet. Die Anoden der Röhre 53 sind über die Ausgangswiderstände 94 und 94 an die Spannungsquelle- 54 angeschlossen und über diese geerdet. Die Schirmgitter der Röhre 53 werden durch die Stromquelle 54, an die sie: über einen die Spannung herabsetzenden Widerstand 95 angeschlossen sind., in jedem Augenblick auf derselben Polarität, jedoch auf niedrigerer Spannung als die Anoden der Röhre gehalten. Die Röhre 53 verstärkt die Spannungen, die an ihren Steuergittern zugeführt werden, und die entsprechenden gleichgerichteten Differentialspannungen, die an den Widerständen 94 und 94 erscheinen., werden dem betreffenden Steuergitter einer weiteren Ve@rstärkerröhre 6o aufgedrückt, deren Anoden über die Wicklungen 61 und 61' der SteuervorrichtunL gen, welche die betreffenden Servomotoren S, S' oder S" betätigen., im Punkt 84 geerdet sind.
  • Da die Anoden der Röhre 53 und die Kathoden der Röhre 6o an die gemeinsame Stromquelle 54 angeschlossen sind, werden die Anoden der Röhre 53 Positiv, wenn die Anoden der Röhret 6o negativ sind, so daß an den Widerständen 94, 94.' eine Nullspannung erscheinen würde in Perioden:, wo die Röhre 6o einen Spannungsunterschied an diesen Widerständen benötigt. Diese Schwierigkeiten werden durch einen Kondensator g6 überwunden, der an die Widerstände 94, 94! angeschlossen, ist und durch die Spannungsunterschiede geladen wird, die an dein Widerständen in den halben Perioden, in denen die Anoden der Röhre 53 positiv sind, auftreten. Im Laufe der da:rauffolgenden. Halbperioden entlädt sich allmählich der Kondensator 96 über die Widerständet 94 und g4, die als Spannungsteiler wirken, um symmetrische Gegentaktspannungen an den Steuergittern der Röhre 6o aufzudrücken. Dadurch dient der "Konden:satär 96 dazu, die Differentialspannung an den Widerständen 94 und 9d an die darauffolgende Röhre 6o weiterzuleiten.
  • Die Spulen 61 und 61' werden durch die Kondensatoren.97 und 97' überbrückt, damit sie lediglich durch die Gleichstromkomponenten erregt werden.
  • Ein weiterer Ausgleich des Verstärkers känn dadurch erzielt werden, daß die Ausgang'ssparinungen an den Wicklungen: 61 und 61' zum Gitter der Röhre 53 gegengekoppelt werden" und zwar mittels der Kopplungsleitungent 98 und 98', die an. die Widerstände 9.o und go' des Gitterstromkreises der Röhret 53 angeschlossen sind. Die Widerstände 9o und go' sind hochohmig, um einen: Kurzschluß der Wicklungen 61 und 61' zu verhindern.
  • Wenn erwünscht, z. B. in Verbindung mit Quer-oder Seitenrudersteuerung, kann die Klemme H auch frei bleiben, und in Fällen> wo ein zusammengesetzter Impuls von einer automatischen, Steuerung, z. B:. einem Kreisel, sowie von einer Handsteuerung stammt, kann die Klemme A' an die Klemme B- angeschlossen, werden, so: daß der zusammengesetzte Impuls über die Differenzierungskreise läuft und gleichzeitig diese auch umgeht; so daß die Spannungen, die an die Steuergitter der Röhre 53 gelangen, die beiden, Komponenten enthalten,. die der Stärke des Steuerimpulses und seiner ersten und zweiter; Zeitableitung proportional sind.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Selbsttätige Steuerung für Flugzeuge, bei der ein Steuergerät einen Impuls erzeugt in Abhängigkeit von 'der Abweichung des Flugzeugs von seinem Kurs oder seiner Lage und bei der ein Differenziergerät eine oder mehrere Ableitungen dieser Impulse nach der- Zeit erzeugt, die mit dem Impuls oder mit einem ihm entsprechenden kombiniert werden, um Vorrichtungen zu betätigen, die die Abweichung beseitigen, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Steuerungsvorrichtung; welche, den Kurs oder die Läge ändert und durch einen, weiterem. Steuerimpuls betätigt wird, der dem zusammen,-gesetzten Steuerimpuls hinzugefügt wird, ohne durch das Differenziergerät zu gehen.
  2. 2. Steuerung nach. Anspruch r; bei der der Impuls von. einem elektrischen Geber eines Bezugsinstruments; erzeugt und durch einen. Verstärker geleitet wird, der einen differenzierenden Stromkreis einschließt; dessen. Ausgangsspannung aus einem Faktor, der der Zeitableitung des Impulses proportional ist, und aus. einem Faktor, der den Impuls selber proportionäl ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Steuerimpuls im Verstärker hinter dem differenzierenden Stromkreis hinzugefügt -wird.
  3. 3. Steuerung nach. Anspruch I oder 2 zum Quersteuern, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Steuerimpuls durch eine Vorrichtung (2o) erzeugt wird, die durch einen Knopf (27) betätigt wird.
  4. 4. Steuerung nach Anspruch z oder 2 zum Höhensteuern, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Steuerimpuls durch eine barometrische Vorrichtung erzeugt wird..
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