一种飞机刹车控制方法，基于动态减速率限制和基于防滑调节的飞机刹车控制，依据飞机速度和刹车压力进行正增益调节，不断增加减速率，当减速率增加到设定值后，减速率不再增加，进入饱和工作状态，该控制过程适用于机轮与地面结合系数较高的状态，可最大限度平稳使用刹车力矩，缩短刹车距离。本发明专利技术可消除由于不同刹车材料带来的不同速度下力矩向上波动现象，从而增加刹车舒适性，避免轮胎异常磨损。机轮与地面结合系数较小时，基于动态减速率限制和基于防滑调节的飞机刹车控制方法依据防滑程度大小进行减压调节，避免二次深度打滑，提高刹车力矩效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机刹车控制
，具体是一种飞机刹车控制方法。
技术介绍
飞机在着陆过程中，防滑刹车系统至关重要，防滑刹车系统的控制方法决定刹车过程的可靠性、舒适性及刹车效率。优良的控制方法可以提高飞机着陆可靠性、舒适性及刹车效率。优良的控制方法还可以降低对跑道长度的要求以及适应刹车材料特性。避免深打滑(爆胎)现象出现，必须根据地面结合力矩设计飞机轮的刹车力矩，使地面结合系数充分利用，即每次刹车-松刹-刹车循环过程中，地面结合系数趋近于最大值。目前飞机刹车系统大多采用额定刹车压力控制或恒减速率控制，额定刹车压力控制时刹车力与操纵力成正比，自适应能力差，效率差，目前也出现了基于自适应控制律的刹车系统，但由于控制方法仍然过于固定，基于特定刹车材料而设计，其可靠性、舒适性及刹车效率并没有得到显著提高，也不适用于多模态飞机使用，通用性不高。按照恒减速率控制进行防滑控制。采用的防滑控制律如下:机轮速度差ΔVW＝VW1-VW0 (1)机轮减速率av＝ΔVW/T (2)设定减速率av0，若实际减速率av＜av0，VF＝(1+k)VB (5)若实际减速率av＝av0,VF＝VB (6)若实际减速率av＞av0，VF＝(1-k)VB (7)k为调节系数，根据该方法实现了恒力矩刹车，但依然存在当炭刹车盘湿态时或机轮轮胎与地面结合系数大时，定压力控制方法不能满足刹车系统要求的不足。现有刹车控制方法存在以下缺点：1.刹车距离长，不能实时动态控制刹车效率；2.控制方法单一，对刹车材料、环境变化适应能力差；3.着陆过程舒适度不高，安全性低。4.通用性不高，不适用于多模态飞机，如水陆两栖飞机。经检索“国期刊全文数据库”论文数据库有《跑道辨识算法在飞机防滑刹车中的应用研究》、《飞机防滑刹车系统的建模与仿真研究》、《飞机防滑刹车系统模糊PID控制器的设计》等文章中出现于防滑控制方法的模糊控制概念。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的刹车距离长，刹车控制方法适应性差的不足，本专利技术提出了一种飞机刹车控制方法。本专利技术的具体过程是：步骤一，确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限：防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限。当刹车指令信号小于或等于工作门限U0时，基于动态减速率限制和基于防滑调节不响应工作，防滑刹车系统工作按飞行员指令1∶1工作；当刹车指令信号量值大于工作门限U0时，基于动态减速率限制和基于防滑调节响应工作。所述基于动态减速率限制和基于防滑调节是防滑刹车系统的一种刹车控制工作模式，防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小，确定是否启动基于动态减速率限制和基于防滑调节的刹车控制工作模式。所述的工作门限U0是指启动基于动态减速率限制和基于防滑调节的刹车控制工作模式的最小电压，当刹车指令信号小于或等于工作门限U0时，防滑刹车系统按常规的刹车控制方法工作。当最大刹车指令信号为4.5VAC～5.0VAC时，工作门限U0通常设定为0.5VAC～2.5VAC。步骤二，确定动态减速率系数k1：防滑刹车系统根据飞机速度，通过公式(8)确定动态减速率系数k1。所述飞机速度通过机轮速度信号，采用常规方法得到；飞机速度初始值为参考速度的90％，当机轮速度增加时，飞机速度依然按照参考速度的约90％确定，当机轮速度减小时，飞机速度按照设定的时间线性减小。k1＝m1Vc1/2 (8)其中m1为动态减速率系数k1的计算系数，m1取值范围为0.05～0.35。Vc为飞机速度。步骤三，确定动态最大限制减速率：防滑刹车系统根据得到的动态减速率系数k1，通过公式(9)确定动态最大限制减速率amax0。amax0＝m2k1Umax0 (9)其中m2为动态最大限制减速率的计算系数，m2取值范围为0.1～0.8。Umax0为刹车指令信号最大值。步骤四，确定动态刹车控制电流IK：防滑刹车系统判断刹车指令信号大小，通过公式(10)和公式(11)确定动态刹车控制电流IK。IK＝m31tk1U 当a＜amax0时 (10)IK＝m32amax0/a 当a≥amax0时 (11)其中m31是当a＜amax0时，刹车控制电流IK的计算系数，m32是当a≥amax0时，刹车控制电流IK的计算系数。所述m31等于1～3，m32等于2～5。a为瞬时减速率。t为动态刹车控制电流IK的计算系数，当瞬时减速率a不变时，或a增加时并且当a＜amax0时，按表3取t的值，其中瞬时减速率a减小时，计时周期置“1”，t置“1”。表3VC为200km/h时动态刹车控制电流IK表3中，瞬时减速率a的单位为“m/s2”。动态刹车控制电流IK的计算系数t的数值与计时周期为固定关系，刹车控制电流IK的单位为“mA”。在刹车过程中，刹车控制电流IK会自动增加，使防滑刹车系统达到最大限制减速率amax0，然后刹车控制电流IK会自动调节，并使实际减速率a在最大限制减速率amax0附近调节。步骤五，防滑调节：防滑刹车系统对机轮速度VW与飞机速度Vc进行对比，通过公式(12)和公式(13)得到防滑电流If。所述防滑调节是指对刹车电流的调节。If＝0 当VW与m5的和≥Vc时 (12)If＝m4(VW+m5-Vc) 当VW与m5的和＜Vc时 (13)其中m5为常数，m5取值范围为10～40，m4防滑电流的计算系数，m4取值范围为0.01～0.10。步骤六，确定防滑调节系数：防滑刹车系统基于当前周期防滑电流If0的前一个周期防滑电流If-1,通过公式(14)和公式(15)得到控制周期防滑调节系数k2。所述周期是指防滑刹车系统的控制周期，控制周期为10ms～40ms。k2＝1 当If-1＝0时且上一周期k2＝1 (14)k2＝-m6t1/If-1 当If-1＜0时 (15)其中m6为防滑调节系数k2的计算系数，m6的取值范围为0.5～2.5，t1是根据If-1得到的延时系数，在不同周期为相应常数量。步骤七，综合输出：Iz＝k2IK+If (16)防滑刹车系统根据所得的动态刹车控制电流IK、防滑调节系数k2和防滑电流If，通过公式(16)计算出综合输出Iz。所述“综合输出”是指防滑刹车系统中防滑刹车控制盒控制压力伺服阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种飞机刹车控制方法，其特征在于，具体过程是：步骤一，确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限：防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限；当刹车指令信号小于或等于工作门限U0时，基于动态减速率限制和基于防滑调节不响应工作，防滑刹车系统工作按飞行员指令1∶1工作；当刹车指令信号量值大于工作门限U0时，基于动态减速率限制和基于防滑调节响应工作；步骤二，确定动态减速率系数k1：防滑刹车系统根据飞机速度，通过公式(8)确定动态减速率系数k1；所述飞机速度通过机轮速度信号，采用常规方法得到；飞机速度初始值为参考速度的90％，当机轮速度增加时，飞机速度依然按照参考速度的约90％确定，当机轮速度减小时，飞机速度按照设定的时间线性减小；k1＝m1Vc1/2 (8)其中m1为动态减速率系数k1的计算系数，m1取值范围为0.05～0.35；Vc为飞机速度；步骤三，确定动态最大限制减速率：防滑刹车系统根据得到的动态减速率系数k1，通过公式(9)确定动态最大限制减速率amax0；amax0＝m2k1Umax0 (9)其中m2为动态最大限制减速率的计算系数，m2取值范围为0.1～0.8；Umax0为刹车指令信号最大值；步骤四，确定动态刹车控制电流IK：防滑刹车系统判断刹车指令信号大小，通过公式(10)和公式(11)确定动态刹车控制电流IK；IK＝m31tk1U 当a＜amax0时 (10)IK＝m32amax0/a 当a≥amax0时 (11)其中m31是当a＜amax0时，刹车控制电流IK的计算系数，m32是当a≥amax0时，刹车控制电流IK的计算系数；所述m31等于1～3，m32等于2～5；a为瞬时减速率；t为动态刹车控制电流IK的计算系数，当瞬时减速率a不变时，或a增加时并且当a＜amax0时，按表3取t的值，其中瞬时减速率a减小时，计时周期置“1”，t置“1”；表3 VC为200km/h时动态刹车控制电流IK表3中，瞬时减速率a的单位为“m/s2”；动态刹车控制电流IK的计算系数t的数值与计时周期为固定关系，刹车控制电流IK的单位为“mA”；在刹车过程中，刹车控制电流IK会自动增加，使防滑刹车系统达到最大限制减速率amax0，然后刹车控制电流IK会自动调节，并使实际减速率a在最大限制减速率amax0附近调节；步骤五，防滑调节：防滑刹车系统对机轮速度VW与飞机速度Vc进行对比，通过公式(12)和公式(13)得到防滑电流If；所述防滑调节是指对刹车电流的调节；If＝0 当VW与m5的和≥Vc时 (12)If＝m4(VW+m5‑Vc) 当VW与m5的和＜Vc时 (13)其中m5为常数，m5取值范围为10～40，m4防滑电流的计算系数，m4取值范围为0.01～0.10；步骤六，确定防滑调节系数：防滑刹车系统基于当前周期防滑电流If0的前一个周期防滑电流If‑1,通过公式(14)和公式(15)得到控制周期防滑调节系数k2；所述周期是指防滑刹车系统的控制周期，控制周期为10ms～40ms；k2＝1 当If‑1＝0时且上一周期k2＝1 (14)k2＝‑m6t1/If‑1 当If‑1＜0时 (15)其中m6为防滑调节系数k2的计算系数，m6的取值范围为0.5～2.5，t1是根据If‑1得到的延时系数，在不同周期为相应常数量；步骤七，综合输出：Iz＝k2IK+If (16)防滑刹车系统根据所得的动态刹车控制电流IK、防滑调节系数k2和防滑电流If，通过公式(16)计算出综合输出Iz；所述“综合输出”是指防滑刹车系统中防滑刹车控制盒控制压力伺服阀的刹车电流。...
【技术特征摘要】
1.一种飞机刹车控制方法，其特征在于，具体过程是：
步骤一，确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限：
防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小确定基于动态减速率限制和基于防滑
调节的最低工作门限；当刹车指令信号小于或等于工作门限U0时，基于动态减速
率限制和基于防滑调节不响应工作，防滑刹车系统工作按飞行员指令1∶1工作；
当刹车指令信号量值大于工作门限U0时，基于动态减速率限制和基于防滑调节响
应工作；
步骤二，确定动态减速率系数k1：
防滑刹车系统根据飞机速度，通过公式(8)确定动态减速率系数k1；所述飞机速
度通过机轮速度信号，采用常规方法得到；飞机速度初始值为参考速度的90％，
当机轮速度增加时，飞机速度依然按照参考速度的约90％确定，当机轮速度减小
时，飞机速度按照设定的时间线性减小；
k1＝m1Vc1/2 (8)
其中m1为动态减速率系数k1的计算系数，m1取值范围为0.05～0.35；Vc为飞机速
度；
步骤三，确定动态最大限制减速率：
防滑刹车系统根据得到的动态减速率系数k1，通过公式(9)确定动态最大限制减
速率amax0；
amax0＝m2k1Umax0 (9)
其中m2为动态最大限制减速率的计算系数，m2取值范围为0.1～0.8；Umax0为刹车指
令信号最大值；
步骤四，确定动态刹车控制电流IK：
防滑刹车系统判断刹车指令信号大小，通过公式(10)和公式(11)确定动态刹车
控制电流IK；
IK＝m31tk1U 当a＜amax0时 (10)
IK＝m32amax0/a 当a≥amax0时 (11)
其中m31是当a＜amax0时，刹车控制电流IK的计算系数，m32是当a≥amax0时，刹车控
制电流IK的计算系数；所述m31等于1～3，m32等于2～5；a为瞬时减速率；t为
\t动态刹车控制电流IK的计算系数，当瞬时减速率a不变时，或a增加时并且当a
＜amax0时，按表3取t的值，其中瞬时减速率a减小时，计时周期置“1”，t置“1”；
表3 VC为200km/h时动态刹车控制电流IK表3中，瞬时减速率a的单位为“m/s2”；动态刹车控制电流IK的计算系数t的数
【专利技术属性】
技术研发人员：张仲康，王波，张永亮，郭彩虹，
申请(专利权)人：西安航空制动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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