Was ist eine minimale Schrittwinkelauslenkung für Flugsteuerflächen?

Wenn die Flugsteuerflächen (Querruder, Höhenruder, Seitenruder) digital von Servomotoren gesteuert werden, jedoch ungeachtet der Art und Weise, wie der Eingang zu den Servomotoren erzeugt wird (manuell oder Autopilot), was ist die vorgeschlagene minimale Einzelschrittauslenkung der Steuerfläche von praktischem Wert für ein großes UAV oder ein bemanntes Flugzeug sein?

Mit "praktisch" meine ich keinen lächerlich kleinen Winkel, der das Servo mit unnötig vielen Schritten verlangsamt, aber dennoch empfindlich genug, um eine kleinste praktisch nützliche Auslenkung zu ermöglichen oder die Präzision einer kleinen Eingabe zu gewährleisten.

Wenn der minimale Auslenkungsschritt zwischen ihnen nicht gleich ist, schlagen Sie bitte Ihre Antwort für jede Kontrolle vor. Bitte geben Sie die Antwort in Grad innerhalb des 360-Grad-Kreises an.

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Ich würde vorschlagen, den Auslenkungswinkel der Steuerfläche (z. B. +/- 15 Grad) zu finden und den Servobereich darauf abzustimmen. Wenn sich das Servo beispielsweise um +/- 42,5 Grad von der Mitte bewegen kann (mehr als das und Sie müssen sich mit einem einfachen Ruderhorn um die Rückwärtsbewegung kümmern), bewegen Sie es so glatt wie möglich über diesen Bereich, um die Steuerfläche herzustellen zumindest für das pilotierte Flugzeug so analog wie möglich anfühlen. Wenn ich fliege, möchte ich keine merklichen Schritte in meiner Steuerbewegung, ich möchte, dass das Querruder und der Stabilisator so reibungslos wie möglich meiner Handbewegung und dem Seitenruder folgen.
@CrossRoads, das ist in der Tat eines der Ergebnisse, die ich erreichen möchte - reibungslose Steuerungsanpassungen, auch effiziente und schnelle Steuerungen in Bezug auf Elektronik und Programmierung. Ich hoffe trotzdem, dass jemand Erfahrungswerte von kleinsten Winkelausschlägen hat - das erleichtert die Entwicklung ungemein.
Servo hat keine Schritte, Stepper hat
Eine Möglichkeit, ein gutes Präzisionsservo zu implementieren, besteht darin, es als Schrittmotor herzustellen und zu steuern. Stepper ist einer der Typen, die für eine Servoimplementierung verwendet werden.
Fast alle größeren Flugzeuge haben Servos / Aktuatoren, die im praktischen Sinne keine Schritte haben, selbst wenn sie über eine digitale Steuerschnittstelle verfügen. (Ganz zu schweigen von Flugzeugen mit umkehrbarer Steuerung, bei denen der Pilot die Steuerflächen durch Muskelkraft bewegt; wenn sie Autopilot-Servos haben, werden die Servos normalerweise eher durch Drehmoment als durch Position gesteuert). Wenn Sie jedoch ein Flugzeug mit Stepper-Servos im RC-Stil bauen, ist Ihre Frage sehr berechtigt und verdient eine besondere Untersuchung. Mir sind nur keine bekannt. In jedem Fall wird es maßgeblich von der natürlichen Dynamik des Flugzeugs abhängen.

Antworten (2)

Es gibt mehrere Phänomene, die die angeforderte Auflösung beeinflussen können. Der einfachere ist der statische (stationäre Fall) und der dynamische Fall, der mehrere weitere Analysen erfordert.

Statisch bestimmt die Auflösung jeder Oberfläche die Momente, die diese bestimmte Oberfläche erzeugen kann. Betrachten Sie das Höhenruder, die Auflösung bestimmt, welche Aoa und welche Geschwindigkeiten das Flugzeug fliegen kann (mit einem bestimmten Gewicht und einer bestimmten Schubkonfiguration).

Dynamisch leitet die Stabilität der Ebene die erforderliche Auflösung ab. Betrachten Sie den Aufzug und nehmen Sie an, Ihre Auflösung beträgt 1 Grad. Die Eingänge erzeugen simultan kurze und lange Periodenmodi (phugoid) und Ihr Controller wird zu einem Bang-Bang-Controller, da Sie nur Inkremente (Dekremente) von 1 befehlen können.

Ich hoffe, diese geben einige Hinweise, um die Physik zu verstehen. Für weitere Einzelheiten ist die Kontrolltheorie hilfreich.

danke - Sie haben die Beziehungen zwischen der Auflösung der Steuerung, der Oberfläche, der Geschwindigkeit und der Stabilität gut behandelt. Aber können Sie ein einfaches angewandtes Beispiel für die minimale Auflösung geben, zum Beispiel ein Verbundsegelflugzeug mit hohem l / d-Verhältnis - was wäre eine gute praktische Auflösung der Ruderauslenkung von Querrudern und Höhenrudern? Irgendwelche Zahlen aus der Praxis bekannt? Oder ein Beispiel für andere 3-Achsen-Flugzeuge mit einem guten L / D-Verhältnis (kein Überschalljet)?
Ich würde einfach einige Rotationsservos überprüfen, die in Flugzeugen verwendet werden, z. B. Teile von Autopilotsystemen oder UAVs. Einige von ihnen haben Bereiche von 0,1 bis 0,25 Grad. Die aktivierte Oberflächenauflösung hängt jedoch erwartungsgemäß vom Getriebemechanismus ab.

Die richtige Antwort hängt von der Fluggeschwindigkeit ab. Wenn Ihr UAV nur mit einer Geschwindigkeit fliegt: Nehmen Sie die Auslenkungsmaxima und streuen Sie Ihre Schritte über diesen Bereich, so wie es CrossRoads vorgeschlagen hat. Wenn Sie während des Flugtests feststellen, dass ein Teil des Ablenkbereichs nie verwendet wird, können Sie diesen Bereich reduzieren, um eine feinere Auflösung über den verbleibenden Bereich zu erhalten.

Wenn das Fahrzeug jedoch einen großen Geschwindigkeitsbereich abdeckt, stellen Sie sicher, dass Sie eine feinere Auflösung in Richtung der Mitte des Bereichs haben. Bei großen Auslenkwinkeln spielt es keine Rolle, wie nah zwei Schritte beieinander liegen - Sie werden sie nur bei niedriger Geschwindigkeit und solange der Zustand, den Sie beenden möchten, anhalten. Bei hoher Geschwindigkeit ist die Steuerwirkung viel größer und selbst feine Schwankungen des Ablenkwinkels führen zu unverhältnismäßig großen Flugbahnabweichungen. Diese sind bei einer gestuften Steuerfläche unvermeidlich, sollten aber so niedrig wie möglich gehalten werden.

Um dennoch eine vernünftige Steuerreaktion zu haben, sind Details abhängig von Ihrem Servo und dem Flugzeug, daher kann ich keine konkrete Zahl nennen. Achten Sie aber darauf, dass Sie schnell genug reagieren können, um alle Eigenmoden zu dämpfen.

Vielen Dank - diese decken alle einen Großteil der Theorie der Flugspezifikationen ab. Gut für alle die hier nach diesem Thema suchen. Ich persönlich kenne sie - ich hoffe trotzdem auf ein konkretes Praxisbeispiel. Vorzugsweise für ein modernes Segelflugzeug (z. B. ein Wettkampfflugzeug der Standardklasse) oder ein bestimmtes Beispiel, das Sie kennen, teilen Sie es bitte mit - maximale Durchbiegung und minimale Schrittwinkel, wie sie für verschiedene Flugphasen implementiert sind (wenn möglich, fügen Sie Links zu den üblichen Spezifikationen der bekannten hinzu Flugzeug). Vielleicht ist hier jemand unter den tatsächlichen Designern und Bauherren, der die tatsächlichen Zahlen für ein bestimmtes Design kennt?
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