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Realisierung der Steuerung

Steuerung im Schwebeflug

Im Schwebeflug werden die vier Grundsteuerfunktionen ausschließlich durch die Rotoren realisiert. Dabei reicht die zyklische Blattwinkelverstellung in nur eine Richtung (vorne/hinten).

  • Rollsteuerung: Gegensinnige kollektive Blattwinkelverstellung (Schub links/rechts verschieden).
  • Längssteuerung: Gleichsinnige zyklische Blattwinkelverstellung (vor/zurück auf beiden Seiten gleichsinnig).
  • Giersteuerung: Gegensinnige zyklische Blattwinkelverstellung (z.B. links vor / rechts zurück).
  • Höhensteuerung: Gleichsinnige kollektive Blattwinkelverstellung (links/rechts gleichsinnig mehr oder weniger Schub).
Längssteuereingabe nach vorn Giersteuereingabe nach links
Rollsteuereingabe nach links Höhensteuereingabe nach oben

 

Vorläufige Tests haben gezeigt, dass die erzielbaren Steuermomente mehr als ausreichend sind.

Steuerung im Vorwärtsflug

Im Vorwärtsflug soll vorerst konventionell mit Höhenruder und Querrudern gesteuert werden. Wie Rechnungen gezeigt haben, sollten auch hier die Steuermomente durch die Rotoren absolut ausreichen. Jedoch soll zugunsten geringer Lasten auf die Rotorblätter erst einmal darauf verzichtet werden. Lediglich die Giersteuerung wird im Vorwärtsflug über differentiellen Schub realisiert.

Koordination der Steuerung

Eine Besonderheit bei der Steuerung ist die unterschiedliche Auswirkung von Steuereingaben je nach Flugzustand. Während im Schwebeflug eine differentielle Schubsteuerung zu einem Rollmoment führt, so führt eine differentielle Schubsteuerung im Vorwärtsflug zu einer Giersteuerung. Daher müssen sich die Reaktionen auf die Steuerknüppel während der Transition ändern. Dies könnte zwar im Sender gemischt werden, jedoch kann dann nicht mehr mit einem Kreisel zur Stabilisierung gearbeitet werden, da dessen Ausgang nicht eindeutig einer Achse zugeordnet werden kann. Aus diesem Grunde war schon früh klar, dass die Steuerfunktionen während der Transition unbedingt "onboard" geändert werden müssen.

Hierfür ausgewählt wurde ein Rondo System des Herstellers PRO-RC. Die Software der Rondo Einheit konnte glücklicherweise nach meinen Vorgaben angepasst werden. Vielen Dank an dieser Stelle für die äußerst freundliche und ausdauernde Unterstützung von Andreas Preissler !

Rondo eingebaut in Schwebegestell für erste Tests.

Die Rondo Einheit übernimmt neben der Überblendung der Steuerfunktionen während der Transition auch die Flugstabilisierung und die Regelung des kollektiven Anstellwinkels im Vorwärtsflug. Rechnungen haben gezeigt, dass die großen Rotoren im Vorwärtsflug sehr empfindlich auf Änderungen des Kollektivwinkels reagieren. Bei einem Flug mit der angestrebten Höchstgeschwindigkeit von vflug=25 m/s kann der Anstellwinkel der Rotorblätter in einem Bereich von nur 10% des kompletten Verstellbereichs variiert werden, will man nicht die Rotoren "überdrehen" oder die Motoren "abwürgen".

Die Überblendung der Steuerfunktionen wird dabei vorerst linear durchgeführt. Im manntragenden Flug erfolgt dies teilweise auch nach vordefinierten Werten, die in Tabellen der Flugsteuerung (so genannten schedules) hinterlegt sind.
Zur Kontrolle des von mir erarbeiteten Codes bezüglich der Steuerfunktionenüberblendung als Ausgangsbasis für die Rondo Erweiterung, wurde eine einfache Simulation mit VBA und Microsoft Excel durchgeführt:

Dabei können mittels Schiebern die Stellungen der Steuerknüppel simuliert werden und ebenfalls mittels Schiebern werden dann die Servostellungen ausgegeben. Die entsprechenden Parameter für die Berechnung der Steuerfunktionenüberblendung und die Stärke der jeweiligen Steuerfunktion kann ebenfalls eingestellt werden. So war es möglich zu testen, ob sich Vorzeichenfehler oder schlicht Denkfehler in der Vorgehensweise eingeschlichen haben.

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