Wo ist der Regelkreis des Aktors geschlossen?

Wenn elektrohydraulische Servo-Aktuatoren für die Betätigung von Steuerflächen in Flugzeugen verwendet werden, werden linear variable Differentialtransformatoren (LVDTs) für Positions- oder Geschwindigkeitsrückmeldung verwendet. Es gibt einen Regelkreis, der die tatsächliche Position mit der befohlenen Position vergleicht.

  1. Wo ist der Kreis geschlossen? Im Flugsteuerungscomputer oder in einem Modul in der Nähe des Aktuators? Damit meine ich, wo dieser Vergleich stattfindet?

  2. Was sind die Vor- und Nachteile jeder dieser Methoden und welche wird normalerweise in modernen Flugzeugen verwendet?

Antworten (1)

Verschiedene Flugzeuge und Hersteller verfolgen sehr unterschiedliche Ansätze.

1. Boeing 777

Die B777 verfügt über drei Primary Flight Computers (PFC), die für die Berechnung der Flugsteuerungsgesetze verantwortlich sind, und vier Actuator Control Units (ACE), die für die Closed-Loop-Steuerung ihrer verantwortlichen Flugsteuerflächen verantwortlich sind.

Der ACE ist in erster Linie ein analoges Gerät, einschließlich des Aktuatorsteuerteils. Beachten Sie, dass sich analog hier auf jedes Steuersystem bezieht, das kein Allzweckcomputer ist. Analoge Geräte haben eine begrenzte Anzahl möglicher Fehlermodi. Aus diesem Grund ist es verlockend aus der Perspektive von Gleichtakt-/generischen Fehlern, die digitale Computer heimsuchen. Der Hauptnachteil besteht darin, dass es weniger flexibel und leistungsfähig ist als ein digitaler Computer.

B777 FCS

Siehe: http://www.davi.ws/avionics/TheAvionicsHandbook_Cap_11.pdf

2. Airbus A320

Der A320 schließt die Stellgliedschleife direkt auf den fünf Flugsteuerungscomputern: 2 Elevator and Aileron Computers (ELAC) und 3 Spoiler Elevator Computers (SEC), plus 2 Flight Augmentation Computers (FAC) für die Seitenrudersteuerung.

Um Gleichtaktfehlern entgegenzuwirken, wurden SEC, ELAC und FAC von verschiedenen Designteams mit völlig unterschiedlichen Architekturen entwickelt. Die Software ist auch so konzipiert, dass die Unähnlichkeit über den Befehls- und Überwachungskanal jedes Computers sichergestellt ist.

Eine eingehende Erörterung von Gleichtaktfehlern findet sich in diesem Dokument , in dem Software und im weiteren Sinne Allzweck-Computing als Hauptursache für Gleichtaktfehler genannt werden.

A320 FCS

Siehe: http://www.davi.ws/avionics/TheAvionicsHandbook_Cap_12.pdf

3. Airbus/Bombardier A220

Der A220 führt die Servosteuerung mit geschlossenem Regelkreis in Remote Electronic Units (REU) durch, die sich ziemlich nahe an den Steuerflächen und ihren Stellgliedern befinden. Aus diesem Grund befinden sich insgesamt 10 REUs quer über dem Flugzeug.

Die Primary Flight Control Computers (PFCC) berechnen normalerweise die Flugsteuerungsgesetze. Da REU ein digitaler Computer ist, können die REUs in dem Szenario, in dem alle PFCCs ausfallen (z. B. ein generischer Ausfall) und wenn eine ausreichende Anzahl von REUs betriebsbereit bleibt, die Lücke schließen, um Steuergesetze für den Direktmodus auszuführen.

Der Hauptvorteil dieses Aufbaus ist das reduzierte Verdrahtungsgewicht im Vergleich zu zentral angeordneten Regelkreisreglern sowie eine höhere Fehlertoleranz im Falle von Ausfällen einzelner Regelkreise.

Der Hauptnachteil ist wiederum der Gleichtaktfehler über die REUs hinweg. Aufgrund der hohen Anzahl von REUs wird es unerschwinglich teuer, genügend Unähnlichkeiten in sie einzubauen. Aus diesem Grund wird ein dritter Backup-Regelkreis in Form einer analogen Alternate Flight Control Unit (AFCU) benötigt, um diesem Fernfehlermodus Rechnung zu tragen.

A220 FCS

Ref: https://quizlet.com/421493192/a220-lod-ch9-flight-controls-flash-cards/

Danke für die Antwort. Angenommen, eine PID-Steuerung wird verwendet, um die Oberfläche auf einen bestimmten Winkel einzustellen. Der wahre Winkel wird also vom gewünschten Winkel subtrahiert und der Fehler an die PID gesendet und die Schleife geschlossen. Sie sagen, dass sich dieses Subtraktions- und PID-Modul im Flugsteuerungscomputer für A 320 befinden, und für Boeing 777 und A 220 befinden sich diese beiden Funktionen in ACE und REU. Ist das wahr? Haben Sie darüber hinaus ähnliche Informationen für F/A-18, F-16 oder F-22?
Ich bin ein wenig verwirrt darüber, was Sie mit der Berechnung des Flugsteuerungsgesetzes meinen. Mit der Berechnung des Flugsteuerungsgesetzes meinen Sie den Winkel, der für jede Oberfläche berechnet wird, oder das Signal, das an den Aktuator angelegt werden sollte?
@shooshool Der Endpunkt der Flugsteuerungsgesetze sind normalerweise Oberflächenbefehle. Der Servo-Regelkreis schließt dann den Befehl mit den Aktuatoren mit viel höherer Bandbreite. Es ist eine Kaskadensteuerungsarchitektur.
Haben Sie Hinweise darauf, dass Gleichtaktfehler bei digitalen Computern häufiger auftreten als bei analogen Modulen?
@shooshool Ich habe einen Link hinzugefügt und eine Notiz zu "analog" gemacht. Nach meinem Verständnis kann ein FPGA-basiertes Finite-State-Logiksystem für die Behörden als "analog" angesehen werden, obwohl es technisch nicht analog ist.
Wo ist der Regelkreis des Aktors geschlossen?
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