一种航空制动系统模型库的构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种航空制动系统模型库的构建方法，首先建立航空制动系统参数以及模型的命名规则，然后建立脚蹬刹车功能的数学模型、自动刹车功能的数学模型、防滑功能的数学模型、刹车控制阀的数学模型、机轮刹车装置的数学模型、速度传感器的数学模型和系统不同工况以及典型故障的测试用例模型，最终对上述模型进行分析，建立模型库、通用模型库以及模型块的说明文件，完成航空制动系统模型库的构建。本发明专利技术建立了航空制动系统专业的知识模型库，实现了在不同型号项目中的复用，减少了建立模型的时间，通过模型表达系统设计，实现了不同领域的联合办公。不同领域的联合办公。不同领域的联合办公。

【技术实现步骤摘要】
一种航空制动系统模型库的构建方法


[0001]本专利技术属于飞机制动
，具体涉及一种模型库的构建方法。

技术介绍

[0002]航飞机刹车系统是飞机的最重要的系统之一，在飞机的起飞和着陆过程中起着重要的作用。通常刹车系统包含：控制器，刹车控制阀，速度传感器，机轮及刹车装置组成。
[0003]公开号CN103970024A的专利技术公开了一种大型飞机液压系统实时仿真系统，该专利技术中通过实时以太网连接的人机界面子系统和实时结算子系统实现多余度液压实时仿真系统，将系统物理试验验证转成模型仿真验证。但是该专利技术中并未对如何建立液压系统模型库进行详细说明。
[0004]公开号CN 106682298 A的专利技术中公开了一种航空液压舵机系统故障仿真模型库的构建方法，该专利技术通过Simulink建立了液压舵机的故障模型库，建立了各故障条件下的故障仿真模型。但是该专利技术中并未对机械、液压、电气、控制专业的各设备的集成模型的说明，也没有对系统功能模型建立的说明，重点在与故障仿真。
[0005]目前对于机轮刹车系统模型库的建立现有技术并未有所描述，为研究基于模型驱动的刹车系统设计，有必要建立较为全面的刹车系统模型库，研究各功能模型块，设备模型块，各典型工况，故障条件下的系统响应，为后续的型号研制进行，建立专业的模型知识库。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种航空制动系统模型库的构建方法，首先建立航空制动系统参数以及模型的命名规则，然后建立脚蹬刹车功能的数学模型、自动刹车功能的数学模型、防滑功能的数学模型、刹车控制阀的数学模型、机轮刹车装置的数学模型、速度传感器的数学模型和系统不同工况以及典型故障的测试用例模型，最终对上述模型进行分析，建立模型库、通用模型库以及模型块的说明文件，完成航空制动系统模型库的构建。本专利技术建立了航空制动系统专业的知识模型库，实现了在不同型号项目中的复用，减少了建立模型的时间，通过模型表达系统设计，实现了不同领域的联合办公。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0008]步骤1：建立航空制动系统参数以及模型的命名规则；
[0009]步骤2：通过采集脚蹬的位移输出对应的刹车压力建立脚蹬刹车功能的数学模型；
[0010]步骤3：建立自动刹车功能的数学模型；
[0011]所述自动刹车功能包括着陆自动刹车功能和中止起飞功能；所述着陆自动刹车功能又分为可用状态、待命状态、解除待命状态、激活状态、快速解除激活状态和柔和解除激活状态；中止起飞功能又分为可用状态、待命状态、解除待命状态、全压力激活状态、固定减速率激活状态、快速解除激活状态和柔和解除激活状态；将每个状态均建立成为一个模块，对输入的信号通过模块间的逻辑判断自动刹车功能的状态；
[0012]当自动刹车功能处于着陆自动刹车激活状态后，实施恒减速率的刹车；
[0013]当自动刹车功能处于中止起飞全压力激活状态时，则输出最大刹车压力；
[0014]当自动刹车功能处于着陆自动刹车快速解除激活状态或中止起飞快速解除激活状态时，则立即释放压力，并且解除开关锁位；
[0015]当自动刹车功能处于着陆自动刹车柔和解除激活状态或中止起飞柔和解除激活状态时，则按照式(1)进行压力调整解除自动刹车，并解除开关锁位；
[0016]P
n
＝P
c
*x+P
a
*(1
‑
x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0017]其中，P
n
代表实时输出的刹车压力，P
c
代表脚蹬刹车的命令，x代表压力的调整斜率，x∈(0,1)；P
a
代表自动刹车输出的刹车压力值；
[0018]步骤4：建立防滑功能的数学模型；
[0019]所述防滑功能包含三个子功能：接地保护功能、机轮锁死保护功能和滑移控制功能；
[0020]所述接地保护功能通过轮载信号和机轮速度信号进行判断，当轮载信号指示在地面且持续时间t1，或者机轮速度大于速度阈值且持续时间t2，则解除接地保护功能；
[0021]所述机轮锁死保护功能是防止左右起落架因为刹车压力不同导致飞机偏离航向的功能，如果满足式(2)，则实施机轮锁死保护功能即释放低速轮的刹车压力；
[0022]V
w
≤k
n
*V
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023]当满足式(3)时，则退出机轮锁死保护功能，实施滑移控制；
[0024]V
w
≥k
f
*V
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0025]其中，V
w
代表机轮速度，V
r
代表飞机速度，k
n
代表进入机轮锁死保护的系数，k
f
代表退出机轮锁死保护的系数；且k
n
<k
f
；
[0026]所述滑移控制功能用于防止机轮抱死，采用PD+PBM的方式进行控制，其中PBM按照式(4)进行建模；
[0027][0028]其中，ΔVb代表速度差，ΔVit1，ΔVit2均代表常数门限值，V
i
代表PBM的输出值，V
i
‑1代表上一时刻PBM的输出值；N0代表每一次计算自增加1，不计算时为0；Ki1,Ki2,Ki3均代表常数值；
[0029]步骤5：建立刹车控制阀的数学模型；
[0030]步骤6：建立机轮刹车装置的数学模型；
[0031]将机轮刹车装置简化为三线滞环系统，如式(5)：
[0032][0033][0034][0035]其中：T
n
代表刹车装置输出的刹车力矩，P
c
代表刹车装置输入的刹车压力，P
min
代表最小刹车压力，T
n
‑1代表上一时刻刹车装置输出的刹车力矩，P
max
代表最大刹车压力，T
max
代表最大刹车力矩，P
delay
代表最大迟滞刹车压力；
[0036]步骤7：建立速度传感器的数学模型；
[0037]步骤8：基于步骤2到步骤7的各个数学模型，建立系统不同工况以及典型故障的测试用例模型；
[0038]所述系统不同工况以及典型故障的测试用例模型包括正常着陆测试用例子模型、着陆自动刹车测试用例子模型、中止起飞测试用例子模型和正常着陆接地保护测试用例子模型；以及以上各测试用例子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空制动系统模型库的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立航空制动系统参数以及模型的命名规则；步骤2：通过采集脚蹬的位移输出对应的刹车压力建立脚蹬刹车功能的数学模型；步骤3：建立自动刹车功能的数学模型；所述自动刹车功能包括着陆自动刹车功能和中止起飞功能；所述着陆自动刹车功能又分为可用状态、待命状态、解除待命状态、激活状态、快速解除激活状态和柔和解除激活状态；中止起飞功能又分为可用状态、待命状态、解除待命状态、全压力激活状态、固定减速率激活状态、快速解除激活状态和柔和解除激活状态；将每个状态均建立成为一个模块，对输入的信号通过模块间的逻辑判断自动刹车功能的状态；当自动刹车功能处于着陆自动刹车激活状态后，实施恒减速率的刹车；当自动刹车功能处于中止起飞全压力激活状态时，则输出最大刹车压力；当自动刹车功能处于着陆自动刹车快速解除激活状态或中止起飞快速解除激活状态时，则立即释放压力，并且解除开关锁位；当自动刹车功能处于着陆自动刹车柔和解除激活状态或中止起飞柔和解除激活状态时，则按照式(1)进行压力调整解除自动刹车，并解除开关锁位；P
n
＝P
c
*x+P
a
*(1
‑
x)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，P
n
代表实时输出的刹车压力，P
c
代表脚蹬刹车的命令，x代表压力的调整斜率，x∈(0，1)；P
a
代表自动刹车输出的刹车压力值；步骤4：建立防滑功能的数学模型；所述防滑功能包含三个子功能：接地保护功能、机轮锁死保护功能和滑移控制功能；所述接地保护功能通过轮载信号和机轮速度信号进行判断，当轮载信号指示在地面且持续时间t1，或者机轮速度大于速度阈值且持续时间t2，则解除接地保护功能；所述机轮锁死保护功能是防止左右起落架因为刹车压力不同导致飞机偏离航向的功能，如果满足式(2)，则实施机轮锁死保护功能即释放低速轮的刹车压力；V
w
≤k
n
*V
r
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)当满足式(3)时，则退出机轮锁死保护功能，实施滑移控制；V
w
≥k
f
*V
r
ꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，V
w
代表机轮速度，V
r
代表飞机速度，k
n
代表进入机轮锁死保护的系数，k
f
代表退出机轮锁死保护的系数；且k
n
＜k
f
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国慧，刘珊，鲁静，何俊永，
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：