Pilot otomatis
Perhitungan ini menentukan apakah pesawat bisa memahami perintah yang dimasukkan dalam mode kontrol. Prosesor kemudian mengirimkan sinyal ke berbagai unit servomechanis. Sebuah servomechanis, atau servo untuk jangka pendek, adalah sebuah alat yang menyediakan kontrol mekanis jarak jauh. Satu servo digunakan untuk masing-masing kontrol permukaan yang termasuk dalam sistem autopilot. Servo dikendalikan
oleh komputer dan mengatur fungsi motor atau hidrolik untuk menggerakkan kontrol pesawat dan memastikan pesawat dapat mempertahankan posisi dengan tepat.
Sistem autopilot modern sekarang dapat menerima data dari Global Positioning System (GPS) menggunakan penerima yang dipasang pada pesawat. Sebuah penerima GPS dapat menentukan posisi pesawat terbang saat sedang dalam penerbangan dengan cara menghitung jarak dari tiga atau lebih satelit dalam jaringan GPS. Berbekal informasi posisi seperti itu, pesawat terbang bisa dengan aman untuk terus melanjutkan rencana penerbangan.
Sebenarnya yang menjadi jantung dari sistem pengendali penerbangan otomatis modern adalah sebuah komputer dengan beberapa prosesor yang berkecepatan tinggi. Untuk mendapatkan kepintaran yang dibutuhkan untuk mengendalikan pesawat, prosesor berkomunikasi dengan sensor yang diletakkan pada bagian-bagian pengendali utama. Prosesor ini juga mampu mengumpulkan data dari sistem dan peralatan pesawat terbang lain termasuk gyroscope, accelerometer, altimeter, kompas, dan indikator kecepatan udara (airspeed indicator).
Prosesor dalam AFCS akan mengambil data input, kemudian dengan menggunakan perhitungan yang kompleks membandingkannya dengan pengaturan mode pengendali. Setting mode pengendali dimasukkan oleh pilot yang mendefinisikan detail penerbangan. Misalnya mode pengendali mendefinisikan bagaimana ketinggian pesawat ditentukan. Ada juga mode pengendali lain seperti menentukan kecepatan udara dan jalur penerbangan.
Perhitungan tersebut menentukan apakah pesawat telah menjalankan perintah yang diatur oleh mode pengendali atau belum. Prosesor kemudian mengirimkan signal ke berbagai unit servomechanism. Servomechanism atau sering disingkat servo merupakan alat yang memberikan pengendalian mekanis pada suatu jarak tertentu. Satu servo cukup untuk semua bagian kendali yang termasuk dalam sistem autopilot. Servo akan menerima instruksi
komputer dan menggunakan motor atau hydraulic untuk menggerakkan bagaian kendali pesawat, menjamin pesawat berada dalam posisi dan jalur yang tepat.
Ilustrasi di atas menunjukkan bagaimana elemen-elemen dasar dari sistem autopilot dihubungkan. Untuk menyederhanakannya, hanya satu bagian kendali (yaitu rudder) yang ditunjukkan, setiap bagian kendali akan memiliki susunan yang sama seperti yang diperlihatkan pada ilustrasi di atas. Terlihat bahwa skema dasar dari autopilot tampak seperti sebuah loop (rangkaian tertutup) dengan sensor pengirim
data ke komputer autopilot yang memproses informasi dan mengirim signal ke servo, dan servo akan segera menggerakkan bagian kendali yang akan mengubah posisi pesawat, dan kemudian akan membuat data baru yang dikirim ke sensor, dan keseluruhan proses ini akan diulangi lagi. Jenis feedback loop di atas adalah sistem operasi dari autopilot.
Autopilot merupakan salah satu contoh dari sistem kontrol. Sistem kontrol bertindak berdasarkan pada pengukuran dan hampir selalu memiliki dampak pada nilai yang diukurnya. Contoh klasik dari sistem kontrol adalah negative feedback loop yang mengendalikan thermostat. Loop tersebut bekerja dengan cara seperti berikut ini:Disebut dengan negative feedback loop karena menghasilkan aksi tertentu (ac hidup) yang akan menghalangi kinerja
lebih lanjut dari aksi tersebut. Semua negative feedback loop memerlukan sebuah receptor, control center, dan effector. Pada contoh di atas yang menjadi receptor-nya adalah termometer yang mengukur temperatur udara. Control center-nya adalah prosesor di dalam thermostat, dan effector-nya adalah ac.
Sistem pengendali penerbangan otomatis juga bekerja dengan cara yang sama. Misalnya kita ambil contoh pilot yang telah mengaktifkan single-axis autopilot yang juga disebut dengan wing leveler seperti yang telah dikemukakan di atas.Loop seperti yang ditunjukkan pada diagram blok di atas bekerja secara kontinyu selama beberapa kali dalam satu detik melibatkan banyak prosesor untuk mengendalikan banyak bagian
kendali. Bahkan beberapa pesawat terbang memiliki komputer pendorong otomatis (autothrust computers) untuk mengendalikan gaya dorong mesin. Sistem autopilot dan sistem autothrust mampu bekerja bersama-sama untuk melakukan manuver-manuver yang sangat kompleks.
Kebanyakan sistem autopilot terdiri dari empat komponen dasar, ditambah berbagai switch dan unit pembantu. Empat dasar komponen: Sensing Elemen, Computer Elemen, Output Elemen, dan Command Elemen. Banyak sistem autopilot yang lebih maju dengan memiliki elemen kelima: feedback dan follow up. Ini mengacu pada sinyal yang dikirim sebagai koreksi yang dilakukan oleh elemen output menyarankan autopilot dari kemajuan yang dibuat.
Sikap dan directional gyros, Turn Coordinator, dan Altitude Control adalah Sensing Elemen autopilot. Unit ini merasakan pergerakan pesawat. Mereka menghasilkan sinyal-sinyal listrik yang digunakan oleh autopilot untuk secara otomatis mengambil tindakan korektif yang diperlukan yang diperlukan untuk menjaga pesawat terbang sebagaimana dimaksud. Sensing Salad-gyros dapat ditemukan di kokpit yang dipasang instrumen. Mereka juga dapat dihubungkan secara remote.
Sensor gyro terpencil mendorong menampilkan servo panel kokpit, serta memberikan sinyal input ke komputer autopilot. Pilot otomatis digital modern dapat menggunakan berbagai sensor berbeda. Gyros MEMS dapat digunakan atau disertai dengan menggunakan accelerometers solid state dan magnetometer. Laju sistem berbasis tidak boleh menggunakan gyros sama sekali. Berbagai sensor input mungkin terletak dalam unit yang sama atau unit terpisah dan transfer
informasi melalui bus data digital. Informasi navigasi juga terintegrasi melalui koneksi bus data digital untuk komputer avionik.
Unsur komputasi autopilot mungkin analog atau digital. Fungsinya adalah untuk menafsirkan data Sensing Elemen, mengintegrasikan Command dan input navigasi, dan mengirim sinyal ke elemen Output untuk memindahkan pesawat kontrol yang diperlukan untuk mengendalikan pesawat. Sebuah Amplifier digunakan untuk memperkuat sinyal untuk diproses, jika diperlukan, dan untuk digunakan oleh perangkat output, seperti motor servo.
Amplifier dan sirkuit terkait adalah sistem autopilot komputer analog. Informasi ditangani saluran sesuai dengan sumbu kontrol yang sinyal dimaksudkan (yaitu, pitch channel, roll channel, atau yaw channel). Sistem digital menggunakan teknologi komputer mikroprosesor solid state dan biasanya hanya memperkuat sinyal dikirim ke elemen output.
Elemen output dari sebuah sistem autopilot adalah servos yang menyebabkan ada pergerakkan dari kontrol penerbangan. Mereka adalah perangkat independen untuk masing-masing saluran kontrol yang mengintegrasikan ke dalam sistem kontrol penerbangan reguler. Desain servo autopilot sangat bervariasi tergantung pada metode aktuasi kontrol penerbangan. Sistem kabel-actuated biasanya memanfaatkan motor servo listrik atau elektro-pneumatik
servos. Sistem kontrol penerbangan digerakkan secara hidrolik menggunakan servos electrohydraulic autopilot. Pesawat fly-by-wire digital memanfaatkan aktuator yang sama untuk melaksanakan manual dan autopilot manuver. Ketika autopilot bergerak, aktuator agak merespon perintah dari autopilot daripada eksklusif dari pilot. Apapun, autopilot servos harus memungkinkan gerakan kontrol tanpa hambatan ketika autopilot tidak beroperasi.