一种飞机电驱动系统的综合控制方法及系统技术方案

一种飞机电驱动系统的综合控制方法及系统。与机轮刹车系统进行集成，检测到飞机有刹车指令时，控制电机不输出转矩，防止飞机同时出现刹车和驱动的现象，防止电机损坏。本发明专利技术在飞机停机刹车或应急刹车时向飞行员提供显示及告警信息，待飞行员确认是继续实施刹车，或者是实施驱动，避免出现即刹车又驱动现象，特别是针对飞机在停机未松刹时，驱动飞机前进或后退。本发明专利技术与前轮转弯系统集成，当检测到有转弯指令时，通过控制左机轮速度、右机轮速度以及前轮转弯角度减小飞机转弯时的阻尼，使飞机的转弯所需时间缩短了27％。飞机的转弯所需时间缩短了27％。飞机的转弯所需时间缩短了27％。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机电驱动系统的综合控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及民用飞机领域，具体是一种飞机电驱动系统的综合控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着“多电飞机”“全电飞机”的发展，飞机电驱动系统的发展已成为必然趋势，能够实绿色航空，实现飞机的前进、后退以及转弯功能，电驱动系统能够有效减少飞机燃料消耗、空气污染以及噪音污染等，缩短飞机的驱动时间。
[0003]公开号CN107600395A的专利技术中公开了一种民用飞机起落架的动力机轮电驱动装置，该专利技术通过驱动电机带动电机输出齿轮传动，通过电机输出齿轮输出到太阳轮、行星齿轮、外齿圈、行星外齿圈离合器以及机轮轮毂，实现机轮轮毂的动力直接输出，使飞机能够自主推出而无需使用主发动机或抱轮车。但该专利技术并未对电机控制器的具体控制方法进行说明。
[0004]公开号CN105752322A的专利技术中公开了一种电驱动起落架系统及含有该系统的飞行器，该专利技术通过电机控制器控制驱动电机驱动飞行器实现转向以及滑跑的功能，但该专利技术中并未对电机控制器的具体控制方法进行说明。
[0005]现有技术电驱动系统和刹车控制系统均是独立控制，在电驱动系统工作时，飞机可能遇到情况需要进行刹车，但是当刹车时，飞机电驱动系统仍在工作造成电机的损坏，减少功率消耗；当飞机转弯时通过同时控制前机轮转弯以及左机轮和右机轮的速度差减小飞机的阻力，使飞机实现快速转弯。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术中存在的机轮刹车系统与电驱动系统无集成，刹车时造成电机损坏，以及前机轮转弯系统和电驱动系统无集成造成转弯时前机轮增加阻力导致飞机转弯所需时间长的不足，本专利技术提出了一种飞机电驱动系统的综合控制方法及系统。
[0007]本专利技术提出的飞机电驱动系统的综合控制系统包括操纵装置、电驱动控制器、前机轮、前机轮转弯控制器、刹车控制器、伺服阀、压力传感器、主机轮、速度传感器、传动装置、电机、告警模块和显示模块。其中：操纵装置的输出端与电驱动控制器的第一输入端电气联通；电驱动控制器的第一输出端与前机轮转弯控制器的输入端电气联通；该前机轮转弯控制器的输出端与前机轮电气联通前机轮电气联通；该电驱动控制器的第二输入端与刹车控制器的第一输出端通过ARINC429电气联通；速度传感器的输入端与主机轮的输出端机械联通；该速度传感器的输出端与电驱动控制器的第三输入端电气联通；
[0008]压力传感器的输入端与伺服阀至主机轮之间的液压管路联通，该压力传感器的输出端与电驱动控制器的第四输入端电气联通；所述电驱动控制器的第二输出端与电机的输入端电气联通；所述电机的第一输出端与电驱动控制器的第五输入端电气联通；该电机的第二输出端与传动装置的输入端机械联通；所述传动装置的输出端与主机轮的输入端机械联通；电驱动控制器的第三输出端与告警模块的输入端电气联通；该电驱动控制器的第四
输出端与显示模块的输入端电气联通。
[0009]所述操纵装置为电驱动控制器提供飞机前进、后退或者转弯指令信号。所述电驱动控制器为前机轮转弯控制器提供转弯角度指令、为告警模块提供告警信号、为显示模块提供显示信号。所述前机轮转弯控制器为前机轮提供转弯指令；所述刹车控制器为电驱动控制器提供刹车压力指令信号和判断的飞机空中/地面状态信号；所述速度传感器为电驱动控制器提供给机轮速度信号；所述该压力传感器为电驱动控制器提供实际刹车压力信号；所述电机控制器为电机提供转速控制信号；所述电机为电驱动控制器提供电机的温度以及电流，并带动传动装置顺时针转动或者逆时针转动；所述传动装置带动机轮顺时针转动或者逆时针转动；
[0010]本专利技术通过所述综合控制系统实施飞机电驱动系统控制的具体过程是：
[0011]步骤1、获取机轮刹车系统数据：
[0012]所述机轮刹车系统数据包括刹车控制器输出的刹车压力指令信号、刹车控制器判断的飞机空中/地面状态信号、实际刹车压力信号和机轮速度信号。
[0013]在获取所述机轮刹车系统数据时，所述电驱动控制器通过ARINC 429总线从刹车控制器中获取所述刹车压力指令信号和飞机空中/地面状态信号。通过电驱动控制器获取压力传感器检测的实际刹车压力信号，以及速度传感器检测的机轮速度信号。
[0014]步骤2、获取操纵装置的位置信号：
[0015]通过所述电驱动控制器获取操纵装置的信号。
[0016]步骤3、计算飞机的前进速度，或者后退速度，或者转弯角度：
[0017]当电驱动控制器接收到操纵装置的前进位置信号时，通过公式(1)计算前进速度，
[0018]V
f
＝k
f
*x
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]当电驱动控制器接收到操纵装置的后退位置信号时，通过公式(2)计算后退速度，
[0020]V
b
＝k
b
*x
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]当电驱动控制器接收到操纵装置的向左位置信号时，通过公式(3)计算左转弯角度α
L
；
[0022]α
L
＝k
L
*x
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023]当电驱动控制器接收到操纵装置的向右位置信号时，通过公式(4)计算右转弯角度α
R
：
[0024]α
R
＝k
R
*x
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]式中，V
f
为前进速度，k
f
为前进速度增益，x
f
为操纵装置前进位置信号，V
b
为后退速度，k
b
为后退速度增益，x
b
为操纵装置后退位置信号，α
L
为左转弯角度，k
L
为左转弯角度增益，x
L
为操纵装置向左位置信号，α
R
为右转弯角度，k
R
为右转弯角度增益，x
R
为操纵装置向右位置信号。
[0026]步骤4、根据转弯角度计算左机轮速度指令和右机轮速度指令：
[0027]根据转弯角度计算左机轮速度指令和右机轮速度指令时，电驱动控制器接收飞机速度，根据转弯角度α
L
和α
R
分别计算左机轮速度指令和右机轮速度指令。
[0028]通过公式(5)～(8)分别计算飞机不同转弯角度α
L
、α
R
时，飞机左机轮和右机轮的速度指令。
[0029]根据左转弯角度α
L
通过公式(5)计算右机轮速度指令，通过公式(6)计算左机轮速
度指令：
[0030][0031][0032]根据右转弯角度α
R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机电驱动系统的综合控制系统，其特征在于，包括操纵装置(1)、电驱动控制器(2)、前机轮(3)、前机轮转弯控制器(4)、刹车控制器(5)、伺服阀(6)、压力传感器(7)、主机轮(8)、速度传感器(9)、传动装置(10)、电机(11)、告警模块(12)和显示模块(13)；其中：所述操纵装置的输出端与电驱动控制器的第一输入端电气联通；电驱动控制器的第一输出端与前机轮转弯控制器(4)的输入端电气联通；该前机轮转弯控制器的输出端与前机轮(9)电气联通；该电驱动控制器的第二输入端与刹车控制器(5)的第一输出端通过ARINC429电气联通；速度传感器(9)的输入端与主机轮(8)的输出端机械联通；该速度传感器的输出端与电驱动控制器(2)的第三输入端电气联通；压力传感器7的输入端与伺服阀(6)至主机轮(8)之间的液压管路联通，该压力传感器的输出端与电驱动控制器的第四输入端电气联通；所述电驱动控制器的第二输出端与电机(11)的输入端电气联通；所述电机的第一输出端与电驱动控制器(2)的第五输入端电气联通；该电机的第二输出端与传动装置(10)的输入端机械联通；所述传动装置的输出端与主机轮的输入端机械联通；电驱动控制器的第三输出端与告警模块(12)的输入端电气联通；该电驱动控制器的第四输出端与显示模块(13)的输入端电气联通。2.如权利要求1所述飞机电驱动系统的综合控制系统，其特征在于，所述操纵装置(1)为电驱动控制器提供飞机前进、后退或者转弯指令信号；所述电驱动控制器(2)为前机轮转弯控制器提供转弯角度指令、为告警模块提供告警信号、为显示模块提供显示信号；所述前机轮转弯控制器(4)为前机轮提供转弯指令；所述刹车控制器(5)为电驱动控制器提供刹车压力指令信号和判断的飞机空中/地面状态信号；所述速度传感器(9)为电驱动控制器提供给机轮速度信号；所述压力传感器(7)为电驱动控制器提供实际刹车压力信号；所述电驱动控制器(2)为电机提供转速控制信号；所述电机(11)为电驱动控制器提供电机的温度以及电流，并带动传动装置顺时针转动或者逆时针转动；所述传动装置(10)带动机轮顺时针转动或者逆时针转动。3.一种通过权利要求1所述综合控制系统实施飞机电驱动系统控制的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1、获取机轮刹车系统数据：所述机轮刹车系统数据包括刹车控制器输出的刹车压力指令信号、刹车控制器判断的飞机空中/地面状态信号、实际刹车压力信号和机轮速度信号；步骤2、获取操纵装置的位置信号：通过所述电驱动控制器获取操纵装置的信号；步骤3、计算飞机的前进速度，或者后退速度，或者转弯角度：当电驱动控制器接收到操纵装置的前进位置信号时，通过公式(1)计算前进速度，V
f
＝k
f
*x
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)当电驱动控制器接收到操纵装置的后退位置信号时，通过公式(2)计算后退速度，V
b
＝k
b
*x
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)当电驱动控制器接收到操纵装置的向左位置信号时，通过公式(3)计算左转弯角度α
L
；α
L
＝k
L
*x
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)当电驱动控制器接收到操纵装置的向右位置信号时，通过公式(4)计算右转弯角度α
R
：α
R
＝k
R
*x
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
式中，V
f
为前进速度，k
f
为前进速度增益，x
f
为操纵装置前进位置信号，V
b
为后退速度，k
b
为后退速度增益，x
b
为操纵装置后退位置信号，α
L
为左转弯角度，k
L
为左转弯角度增益，x
L
为操纵装置向左位置信号，α
R
为右转弯角度，k
R
为右转弯角度增益，x
R
为操纵装置向右位置信号；步骤4、根据转弯角度计算左机轮速度指令和右机轮速度指令：根据转弯角度计算左机轮速度指令和右机轮速度指令时，电驱动控制器接收飞机速度，根据转弯角度α
L
和α
R
分别计算左机轮速度指令和右机轮速度指令；通过公式(5)～(8)分别计算飞机不同转弯角度α
L
、α
R
时，飞机左机轮和右机轮的速度指令；根据左转弯角度α
L
通过公式(5)计算右机轮速度指令，通过公式(6)计算左机轮速度指令：令：根据右转弯角度α
R
通过公式(7)计算飞机左机轮速度指令，通过公式(8)计算飞机右机轮速度指令；轮速度指令；式(5)～(8)中，V
a
为飞机速度，V
L
为左机轮速度指令，V
R
为右机轮速度指令，a为主机轮到重心的航向距离，b为主机轮到重心的横向距离；步骤5、确定是否实施驱动：通过电驱动控制器接收刹车控制器接收的飞机地面/空中状态信号确定是否实施驱动；步骤6、电驱动控制器实施驱动：所述驱动包括飞机的转弯、前进和后退；在飞机转弯时，分别控制前机轮转弯、机轮左转弯和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国慧，张谦，赵珊，马晓军，陆峰，
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：