VStabi Pioneer of Flybarless

Immer wieder hört man von Problemen mit pendelndem Heck. Ich möchte hier mal die verschiedenen Effekte betrachten um einen Hinweis auf die Fehlerbekämpung zu geben.

Grundsätzlich muß jedes Heck pendelfrei funktionieren, ganz egal welche Blätter verwendet werden. Allerdings gibt es verschiedene Gründe, die zu sehr unterschiedlichen Maßnahmen führen. Die meisten Maßnahmen befinden sich außerhalb von VStabi und gelten daher für alle Gyros.

Typ 1: Langsames leichtes Pendeln

Diese Art des Pendelns ist in den meisten Fällen ein sogenannter Grenzzyklus. Das Problem hier ist die Differenz der nötigen Steuerkraft während der Gleit und Haftreibung. Konkret: es klemmt etwas.

Ganz kleine Bewegungen am Heck gleicht ein Integrator aus, der die Sollposition mit der Istposition vegleicht, und eine Korrektur erzeugt, die proportional der Abweichung ist. Ist die Abweichung sehr klein, reicht die Korrektur noch nicht aus, um die Mechanik zu bewegen. Aber einer bestimmten Abweichung gelingt die Bewegung dann, allerdings schießt das Servo über das Ziel hinaus, weil es aufgrund der Bewegung plötzlich leicht geht. (Losbrechmoment). Das Spiel wiederholt sich in beiden Richtungen und führt zum Grenzzyklusschwingen.

Als typisches Symptom kann man erkennen, das bei erhöhen der Empfindlichkeit die Schwingung etwas schneller wird, die Amplitude sich aber nicht sehr stark verändert. Regelungstechnisch kann man an den Grenzzyklen nicht viel ändern, in der Industrie versucht man durch Veränderungen am System die Neigung zu Grenzzyklen zu reduzieren. Die Lösung für uns besteht darin, das das Heck vor allem bei voller Drehzahl so leicht wie möglich läuft und nicht klemmt. Dann ist die Neigung zu diesem Pendeln sehr gering.

Typ 2: Unregelmäßiges Pendeln mit kleiner Amplitude

Pendelbewegungen die unregelmäßig ausfallen, sind in der Regel von äußeren Einflüssen getrieben. Die Regelung gleicht unerwünschte Bewegungen aus, es bleiben aber immer gewisse Abweichungen bestehen, da eine 100% Ausregelung externer Einflüsse nicht möglich ist.

Eine sehr häufige Quelle dieser Bewegungen ist der Drehzahlregler. Dieser erzeugt zuweilen kleinere Drehmomentschwankungen durch seine Aktivität. Diese sind am Heck sichtbar. Das typsiche an diesem Effekt ist, das die Bewegung mit steigender Empfindlichkeit abnehmen.

In gewissen Grenzen ist diese Bewegung normal, ein bis zwei cm am Heck können dabei zustandekommen, was aber normalerweise nicht weiter stört. Mit maximieren der Empfindlichkeit kann man das soweit reduzieren, das es kaum noch zu bemerken ist.

Eine Veränderung der Einstellung des Reglers kann helfen diese Bewegungen zu reduzieren oder ganz zu vermeiden.

Typ 3: Schnelles hartes Aufschwingen

Beim schnellen Aufschwingen handelt es sich meistens um Regelschwingungen des eigentlichen Regelkreises, die sehr stark auf die eingestellte Empfindlichkeit reagieren. Wenige Punkte weniger in der Empfindlichkeit, und der Effekt verschwindet.

Die Regelschwingung kann durch viele Faktoren beeinflusst werden, und hier greifen auch die eingestellten Parameter voll. Den größten Einfluß kann man an dem verbauten Servo festmachen, aber auch Dinge wie Elastizität im Gestänge oder der Mechanik, und die Sensorlagerung haben Einfluß. Das alles bestimmt, wie weit man die Empfindlichkeit aufdrehen kann bevor es losgeht.

Da der VStabi die Empfindlichkeit des Regelkreises dynamisch anpasst, tritt das Aufschwingen nicht mehr unbedingt im Schnellflug zuerst auf wie früher beim externen Gyro, sonder eher in Hochlasstituationen, also wenn das Heck stark belastet ist. Das resultiert daraus, das dann die Mechanik eher am schwersten geht, und auch Elazititäten am Heckrohr oder dem Hecktorotantrieb zu tage treten.

Die Schwingungen können recht hartnäckig sein, und erst abklingen, wenn Pitch zurückgenommen wird. In diesem Falle sollte man die Mechanik auf Schwergängigkeit unter hoher Last untersuchen. Die Heckblätter haben einen großen Einfluß, das sie zuweilen recht starke Kräfte benötigen um ausgelenkt zu werden. Ein Servo unter hoher Last stellt aber nicht mehr so genau wie ohne Last.

Alles zugleich

Wie alles in der Technik ist es nicht immer klar abzugrenzen welche Pendelart vorliegt. Hier hilft nur das konsequente abarbeiten aller Möglichkeiten. Es beginnt immer damit, die Gestänge auszuhängen und zu kontrollieren ob alles leicht flutscht, und nur wenig Spiel hat. Auch die Elaszitität kann man damit prüfen. Es geht weiter über Tests mit laufendem Motor ohne Blätter und eventuell auch mit (Achtung: erhöhte Unfallgefahr!). Um den 2. Typ auszuschließen kann man den Regler in den Stellermodus programmieren, und beobachten ob der Effekt verschwindet.

Wenn man das alles durch hat, kann kommt man zum Typ3, bei dem vor allem die Einstellung der Parameter abhilfe bringt.

Die Identifikation des richtigen Typs kann zuweilen etwas schwierig sein, vor allem dann, wenn man nicht so viel Erfahrung hat. Daher hilft es bei einer Fehlerbeschreibung immer sehr gut, das Problem genau zu beobachten und in dem Bericht genau zu sein. Der Report "Heck Pendelt" genügt nicht ganz...