Vorrichtung, Anordnung und Verfahren für die Steuerung und Regelung eines Stellsytems

Aktuatoren für aerodynamische Stellflächen von Flugzeugen verfügen über eine interne Servoregelung, die einen vom zentrales Flugsteuerungssystem kommandierten Ausschlagwinkel einstellt. Servoregelung und Flugregelung bilden dabei ein kaskadiertes Regelungssystem. Die erreichbare Dynamik gegenwärtiger Flugregelungssysteme wird durch die erforderliche Frequenztrennung zur Servoregelung begrenzt. Daraus ergibt sich ein Showstopper nicht nur für neue, hochdynamische Anwendungen autonomer Flugsysteme sondern auch für die regelungstechnische Stabilisierung der elastischen Verformungen, die bei modernen, aerodynamisch effizienteren Flugzeugen großer Spannweite aus leichteren und elastischeren Kompositmaterialien immer relevanter wird.

Die Erfindung löst diese Probleme durch ein neues Regelungsverfahren, das die klassische Trennung beider Regelsysteme aufhebt und das Flugzeug und seine Stellglieder als Einheit begreift. Anstelle des Ausschlagwinkels wird dabei die lokal von der Stellfläche erzeugte Beschleunigung des Leitwerks direkt innerhalb der Servoregelung verwendet. Dadurch wird der Turbulenzeinfluss in einer inneren Regelschleife wesentlich schneller kompensiert, so dass nicht nur die Flugbahn und -lage präziser eingehalten, sondern auch die Strukturbelastung reduziert wird. Dies ermöglicht leichtere und effizientere Entwürfe. Zusätzlich wird die Abhängigkeit von den spezifischen flugdynamischen Eigenschaften reduziert, was den Entwicklungsprozess erheblich vereinfacht und die Robustheit erhöht.