Welche Art von Steuermechanismen (dh PID-Regler) verwenden moderne FBW-Flugzeuge?

Es ist allgemein bekannt, dass Flugzeuge wie die Boeing 777 und alle Airbus-Passagierflugzeuge, die nach dem A300 konstruiert wurden, über ein digitales Fly-by-Wire-Steuerungssystem verfügen. Am Beispiel der Boeing 777 übt der fliegende Pilot Kraft auf sein Joch aus, und einer der Flugcomputer (ich kenne die Architektur (en) von Boeing FBW-Systemen nicht) interpretiert die Eingabe und ändert die Steuerflächen des Flugzeugs entsprechend.

Ich frage mich, welche Steuerparadigmen von Boeing und Airbus verwendet werden, um Piloteneinstellungen (dh Trimmung), Beschleunigungsmesser- und Gyroskopdaten von der IMU und Rückmeldungen von den Steuerflächen des Flugzeugs zu übersetzen, um die Steuerflächen neu einzustellen.

Würde ein einfacher PID-Regler ausreichen? Wenn ja, wie wäre ein einzelnes PID-System in der Lage, Rückkopplungsdaten aus verschiedenen Quellen zu verwalten (dh wie könnte ein PID-System gleichzeitig Rückkopplungen von einem Gyroskop und einem Airbus-Sidestick verarbeiten)?

Ich verstehe, dass die Genauigkeit von PID-Systemen vollständig von der Rückmeldung abhängt, die sie erhalten, daher würde ich davon ausgehen, dass Softwaremethoden zur Fehlerkorrektur wie Kalman-Filter eingesetzt werden. Wie kann jedoch Computerhardware aus den 80er Jahren (wie der Intel i386) in der Lage sein, Daten schnell abzutasten und den Kalman-Filter innerhalb akzeptabler Reaktionszeiten zu berechnen?

Ich freue mich über alle Antworten und entschuldige mich, wenn meine Fragen die Analyse proprietärer technischer Dokumente erfordern.

Ich denke, Computer sind viel schneller, als Sie ihnen zuzutrauen scheinen.
Es ist auch wichtig zu erkennen, dass es nicht eine einzelne CPU gibt, die alle Überwachungs- und Steuerschleifen ausführt, sondern eher 10er, wenn nicht 100er (je nach AC).
Kalman-Filter sind nicht kompliziert und werden seit Jahren verwendet, um GPS-Daten zu erfassen und mit einer Rate von 1 Hz oder langsamer zu filtern. I386 sind ziemlich schnell, wenn Sie den Overhead eines Multitasking-Betriebssystems entfernen, und wie der obige Kommentar sagt, werden mehrere Prozessoren verwendet und sind normalerweise auf eine Aufgabe spezialisiert, sodass sehr viele Prozessoren erforderlich sind, um ein modernes Flugzeug zu betreiben.
@RonBeyer Kalman-Filter sind nicht kompliziert, wenn Sie alle numerischen Probleme vernachlässigen und davon ausgehen, dass Gleitkommawerte ein perfekter Ersatz für reelle Zahlen sind.

Antworten (1)

Wie andere angemerkt haben, haben Sie unterschätzt, wie schnell ein Intel 80186 auf einem frühen A320 ist. Seine Taktrate beträgt 6 MHz bis 25 MHz. Obwohl es im Vergleich zu dem, was heutzutage verfügbar ist, sehr langsam ist, sind es immer noch 6-25 Millionen Zyklen pro Sekunde.

Der Erstflug des A320 war 1987, hier ist, was das Air Force Flight Dynamics Laboratory 20 Jahre zuvor zu diesem Thema (Theory of Closed Loop Flight Control Systems) zu sagen hatte:

Die Elektronik hat sich noch weiter miniaturisiert. Mikroelektronische Schaltkreise ermöglichen das Mischen, Mischen, Abstimmen und im Allgemeinen das Response-Shaping auf einer relativ kleinen Anzahl leicht austauschbarer Karten. Metalloxid-Halbleiter-(MOS)-Techniken verringern die Größe dieser Komponenten um mehrere Größenordnungen. Unter Verwendung dieser Techniken ist es nun möglich, die Elektronik auf Funktionsmodulebene zu redundazieren, was zu einer Verringerung von Größe, Gewicht und Kosten und einer Nettoerhöhung der Systemzuverlässigkeit führt.

Für moderne Flugzeuge, sagen wir einen A380, sehen wir uns Computer mit 40-98 MHz an:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
( Cranfield University , 2016)

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