基于路况识别的飞机防滑刹车自适应控制方法技术

本公开提供一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，包括：(1)根据实时采集的刹车压力和实时采集的机轮轮速获得初始的刹车系统关键参数；(2)根据初始的刹车系统关键参数和刹车压力，获得刹车结合力的变化率和滑移率的变化率，根据初始的刹车系统关键参数获得估计的机轮轮速；(3)获得实际机轮轮速和估计的机轮轮速的差值；根据实际轮速和估计轮速的差值以及刹车压力，获得刹车系统关键参数的调节量；(4)根据刹车结合力的变化率和滑移率的变化率生成目标机轮减速率；(5)根据目标机轮减速率生成目标机轮轮速；(6)根据目标机轮轮速和实际机轮轮速，生成防滑控制量并输出给飞机刹车系统。

Adaptive Control Method of Aircraft Antiskid Brake Based on Road Recognition

The present disclosure provides an aircraft anti-skid braking control method based on road condition identification, which includes: (1) obtaining the initial key parameters of the braking system according to the real-time collected braking pressure and the real-time collected wheel speed; (2) obtaining the change rate of the braking binding force and the slip rate according to the initial key parameters of the braking system and the braking pressure, and according to the initial key parameters of the braking system. Estimated wheel speed can be obtained from the number of wheel speeds; (3) the difference between actual wheel speed and estimated wheel speed can be obtained; (4) the target wheel speed can be generated from the change rate of brake binding force and slip rate; (5) the target wheel speed can be generated from the change rate of target wheel speed; (5) the target wheel speed can be obtained from the difference of actual wheel speed and estimated wheel speed and brake pressure. (6) According to the target wheel speed and the actual wheel speed, the anti-skid control quantity is generated and exported to the aircraft braking system.

【技术实现步骤摘要】
基于路况识别的飞机防滑刹车自适应控制方法
本公开属于飞机液压刹车系统控制领域，具体涉及一种基于路况识别的飞机防滑刹车自适应控制方法。
技术介绍
飞机刹车系统是保证飞机安全起降的关键子系统之一，飞机能否安全可靠起降，直接影响到飞机及机载人员的安全。随着飞机体积重量的不断增大，着陆环境日趋复杂，使得刹车系统受到诸多外部因素和内部不稳定因素的影响，令飞机起降的可靠性和安全性问题更加突出。目前大多数飞机采用自动防滑液压刹车系统，它以调节作用在刹车机轮上的压力来改变刹车力矩以保证飞机机轮无抱死刹车(拖胎)，而刹车压力的调节应当与刹车时飞机滑行速度和路面情况相适应，从理论上要求，刹车控制装置应能自动地对轮胎和跑道摩擦系数的最大值进行寻优，使飞机的刹车滑跑距离最短，轮胎和刹车片磨损量最小，实现安全，高效，可靠，迅速地刹停飞机，然而在实际刹车控制器的设计中，实现起来面临诸多难以克服的困难。在影响刹车效率的众多因素中，除了飞机自身在着陆前飞行速度受着陆环境的影响，以及着路场上风力，路况等自然因素影响，另一关键因素就是防滑刹车系统控制器的控制规律。飞机防滑刹车控制律的问题一直是国内外广泛关注的课题，国内如北航等知名高校，美国兰利中心，波音公司等均投入大量人力物力予以研究。我国的防滑刹车系统从机械防滑发展到模拟电子防滑，目前已进入数字电子防滑的阶段，但国内常选用多门限PBM控制设计防滑刹车系统的控制律，这种方法通常存在低速打滑现象，所以应用新的控制理论进行防滑刹车系统的设计，也将成为今后防滑刹车的重要研究方向。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，一方面，本公开提供一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，包括：(1)根据实时采集的刹车压力和实时采集的机轮轮速，获得初始的刹车系统关键参数；(2)根据初始的刹车系统关键参数和所述刹车压力，获得刹车结合力的变化率和滑移率的变化率，根据刹车系统关键参数获得估计的机轮轮速；(3)获得所述机轮轮速和所述估计的机轮轮速的差值，即实际轮速和估计轮速的差值；根据所述实际轮速和估计轮速的差值以及刹车压力，获得刹车系统关键参数的调节量；刹车系统关键参数等于所述初始的刹车系统关键参数与所述调节量之和；(4)根据所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率生成目标机轮减速率；(5)根据所述目标机轮减速率生成目标机轮轮速；(6)根据所述目标机轮轮速和所述机轮轮速，生成防滑控制量并输出给飞机刹车系统。根据本公开的至少一个实施方式，用所述调节量对所述初始的刹车系统关键参数进行调节后，生成的刹车系统关键参数替代所述步骤(2)中的初始的刹车系统关键参数。根据本公开的至少一个实施方式，基于所述调节量对由于刹车系统关键参数改变而导致的刹车压力变化进行补偿。根据本公开的至少一个实施方式，根据所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率生成目标机轮减速率的具体步骤为：根据设定的机轮减速率上限值、初始的指令-减速率比例系数以及飞行员刹车压力指令，判断目标机轮减速率是否超出所述设定的机轮减速率上限值；如果目标机轮减速率超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率，并令所述设定的机轮减速率上限值等于所述目标机轮减速率，如果不大于，则输出刹车压力与刹车系统关键参数的乘积作为目标机轮减速率；如果目标机轮减速率未超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率，如果不大于，如果不大于，则输出刹车压力与刹车系统关键参数的乘积作为目标机轮减速率；其中，δ为刹车过程中用于判定是否找到路面最大摩擦力点的阈值。根据本公开的至少一个实施方式，将所述防滑控制量连同刹车指令压力共同作为总输出，输出给所述飞机刹车系统。另一方面，本公开提供一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制系统，包括：系统初始参数估计模块，根据实时采集的刹车压力和实时采集的机轮轮速，获得初始的刹车系统关键参数；系统状态观测模块，根据初始的刹车系统关键参数和所述刹车压力，获得刹车结合力的变化率和滑移率的变化率，根据初始的刹车系统关键参数获得估计的机轮轮速；系统参数自适应模块，获得所述机轮轮速和所述估计的机轮轮速的差值，即实际轮速和估计轮速的差值；根据所述实际轮速和估计轮速的差值以及刹车压力，获得刹车系统关键参数的调节量；刹车系统关键参数等于所述初始的刹车系统关键参数与所述调节量之和；目标机轮减速率生成模块，根据所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率生成目标机轮减速率；目标机轮轮速生成模块，根据所述目标机轮减速率生成目标机轮轮速；以及机轮轮速控制模块，根据所述目标机轮轮速和所述机轮轮速，生成防滑控制量并输出给飞机刹车系统。根据本公开的至少一个实施方式，用所述调节量对所述初始的刹车系统关键参数进行调节后，生成的刹车系统关键参数替代输入到所述系统状态观测模块中的初始的刹车系统关键参数。根据本公开的至少一个实施方式，所述机轮轮速控制模块还基于所述调节量对由于刹车系统关键参数改变而导致的刹车压力变化进行补偿。根据本公开的至少一个实施方式，所述目标机轮减速率生成模块根据所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率生成目标机轮减速率的具体步骤为：根据设定的机轮减速率上限值、初始的指令-减速率比例系数以及飞行员刹车压力指令，判断目标机轮减速率是否超出所述设定的机轮减速率上限值；如果目标机轮减速率超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率，并令所述设定的机轮减速率上限值等于所述目标机轮减速率，如果不大于，则输出刹车压力与刹车系统关键参数的乘积作为目标机轮减速率；如果目标机轮减速率未超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率和所述滑移率的变化率的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率，如果不大于，如果不大于，则输出刹车压力与刹车系统关键参数的乘积作为目标机轮减速率；其中，δ为刹车过程中用于判定是否找到路面最大摩擦力点的阈值。根据本公开的至少一个实施方式，将所述防滑控制量连同刹车指令压力共同作为总输出，输出给所述飞机刹车系统。本公开的上述方法和系统仅用有限实时采集的刹车压力信号及轮速信号，在系统参数估计和状态观测模块中通过合理的简化条件(忽略空气阻力与升力，初始刹车阶段刹车压力较小致使机轮减速率较小)，实现了对刹车过程关键参数K的初始化(K＝Kb/M,其中Kb为刹车盘力矩系数，M为飞机质量)。在前述条件下可得到机速减速率与轮速减速率近似相等，进而通过积分轮速减速率得到机速，利用观测得到的机速与采集到的轮速做计算得到滑移率，直接数值微分得到dλ；再利用机轮动力学方程结合初始阶段的Kb并进行数值微分得到刹车结合力的变化率dF，通过计算dλ与dF比的绝对值作为识别路况，进而控制机轮得到跑道所能提供最大结合力刹车的依据。另外由于在初始阶段刹车压力小致使滑移率的变化也小，所以将滑移率中机速与轮速分别由机速的变化率和轮速的变化率代替，并结合机轮动力学方程解得机轮轮速变化率，再对其进行数值积分可得到模型观测出的轮速值。根据观测的轮速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，包括：(1)根据实时采集的刹车压力(bc)和实时采集的机轮轮速(ω)，获得初始的刹车系统关键参数(initK)；(2)根据初始的刹车系统关键参数(initK)和所述刹车压力(bc)，获得刹车结合力的变化率(dF)和滑移率的变化率(dλ)，根据初始的刹车系统关键参数(initK)获得估计的机轮轮速

【技术特征摘要】
1.一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，包括：(1)根据实时采集的刹车压力(bc)和实时采集的机轮轮速(ω)，获得初始的刹车系统关键参数(initK)；(2)根据初始的刹车系统关键参数(initK)和所述刹车压力(bc)，获得刹车结合力的变化率(dF)和滑移率的变化率(dλ)，根据初始的刹车系统关键参数(initK)获得估计的机轮轮速(3)获得所述机轮轮速(ω)和所述估计的机轮轮速的差值(Δω)，即实际轮速和估计轮速的差值；根据所述实际轮速和估计轮速的差值以及刹车压力(bc)，获得刹车系统关键参数(K)的调节量(ΔK)；刹车系统关键参数(K)等于所述初始的刹车系统关键参数(initK)与所述调节量(ΔK)之和；(4)根据所述刹车结合力的变化率(dF)和所述滑移率的变化率(dλ)生成目标机轮减速率(5)根据所述目标机轮减速率生成目标机轮轮速(ωd)；(6)根据所述目标机轮轮速(ωd)和所述机轮轮速(ω)，生成防滑控制量(Abc)并输出给飞机刹车系统。2.根据权利要求1所述的基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，用所述调节量(ΔK)对所述初始的刹车系统关键参数(initK)进行调节后，生成的刹车系统关键参数(K)替代所述步骤(2)中的初始的刹车系统关键参数(initK)。3.根据权利要求1或2所述的基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，基于所述调节量(ΔK)对由于刹车系统关键参数(K)改变而导致的刹车压力(bc)变化进行补偿。4.根据权利要求1或2所述的基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，根据所述刹车结合力的变化率(dF)和所述滑移率的变化率(dλ)生成目标机轮减速率的具体步骤为：根据设定的机轮减速率上限值、初始的指令-减速率比例系数以及飞行员刹车压力指令，判断目标机轮减速率是否超出所述设定的机轮减速率上限值；如果目标机轮减速率超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率(dF)和所述滑移率的变化率(dλ)的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率并令所述设定的机轮减速率上限值等于所述目标机轮减速率如果不大于，则输出刹车压力(bc)与刹车系统关键参数(K)的乘积作为目标机轮减速率如果目标机轮减速率未超出所述设定的机轮减速率上限值，则判断所述刹车结合力的变化率(dF)和所述滑移率的变化率(dλ)的比值是否大于δ，如果大于，则输出目标机轮减速率如果不大于，如果不大于，则输出刹车压力(bc)与刹车系统关键参数(K)的乘积作为目标机轮减速率其中，δ为刹车过程中用于判定是否找到路面最大摩擦力点的阈值。5.根据权利要求1至4任一项所述的基于路况识别的飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，将所述防滑控制量(Abc)连同刹车指令压力(Pbc)共同作为总输出(bc)，输出给所述飞机刹车系统。6.一种基于路况识别的飞机防滑刹车控制系统，其特征在于，包括：系统初始参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚耀星，
申请(专利权)人：北京航辰系统科技有限公司，尚耀星，
类型：发明
国别省市：北京,11