一种具有自适应能力的刹车系统恒力矩控制方法，通过通过在防滑控制律基础上增加具有自适应能力的恒力矩控制律，实现碳刹车系统对炭刹车盘处于湿态或地面低结合系数时的判别，增大了刹车压力调节范围，实现了变压力恒力矩刹车控制。具有自适应能力的恒力矩控制律以减速率作为刹车系统工作状态的判据，能够满足刹车系统在各种工作状态下使用要求，增强了刹车系统对跑道和炭刹车盘湿态的适应性，比原控制律具有更好的刹车性能，能够保证刹车过程中机轮刹车力矩不超过起落架限制力矩，提高了飞机着陆的安全性，延长了炭刹车盘的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种飞机刹车系统，具体是一种。
技术介绍
要使飞机安全着陆，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。常规飞机刹车系统采用恒定的液压控制，在额定的刹车压力下进行防滑控制。刹车瞬间刹车力矩大于地面结合力矩，机轮深打滑(爆胎)出现，飞机刹车系统使机轮刹车压力快速释放，解除飞机的深打滑状态，保证飞机起飞或着陆安全。当刹车压力恒定时刹车系统只能通过控制机轮打滑程度调解刹车压力。当刹车盘摩擦系数变小、机轮轮胎与地面结合系数较大时，刹车系统的最大刹车压力不能满足飞机对刹车的要求；当刹车盘摩擦系数较大、机轮轮胎与地面结合系数较小时，刹车系统的最大刹车压力远大于此时机轮对刹车压力的需求。上述两种状态下，恒定液压控制的常规飞机防滑刹车系统都会出现飞机刹车效率低、刹车距离长的问题。飞机轮胎异常磨损、爆胎、冲出跑道问题在特殊情况下会时有发生。1993年4月《航空学报》“飞机电子防滑刹车系统模拟仿真”中介绍了一种飞机刹车系统的控制方法，该控制方法采用定压力控制，控制率参照国外波音系列飞机刹车系统控制率，综合了“马克系列”和“奥斯卡系列 ”控制器优点，通过建立飞机运动方程、起落架运动方程、机轮运动方程、刹车装置运动方程、地面磨擦特性仿真模型，提出电子控制盒控制率、电液伺服阀、液压关路及刹车装置进行全数字仿真和半物理仿真，包括电子控制盒控制率、电液伺服阀、液压关路及刹车装置采用实物。以传递函数形式提出电子控制盒控制率， 控制率对防滑电压中的Vp、Vd、Vi和输出阀门控制电压VF进行详细规定，在额定的刹车压力下进行防滑控制。采用的防滑控制律如下阀门控制电压VF=Vs+700(I)其中防滑电压Vs=Vp+Vd+Vi(2)Vp 比例输出Vd :微分输出V1:积分输出700 :静态值，对应伺服阀死区电流。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。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等概念。中
技术实现思路
为克服现有技术中存在的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，本专利技术提出了一种。本专利技术的具体过程是步骤一，确定机轮速度差AVw机轮速度差AVw是通过当前采样周期的机轮速度Vw1减去前一周期的机轮速度 Vwtl得到，通过公式(3)得到。Δ Vw=Vw1Vw0(3)公式(3)中，Vw1当前采样周期的机轮速度；Vwtl是前一周期的机轮速度值。本实施例中Vw1为实时采集并存储数据，Vwtl取前一周期所存数据，Λ Vw通过公式(3)实时计算得到。步骤二，确定机轮减速率av根据得到的机轮速度差Λ Vw，通过公式(4)确定机轮减速率av。机轮减速率av= 机轮速度差除以速度采样周期。av= Δ Vw/T(4)公式(4)中，AVw是机轮速度差；T是以时间为单位的速度采样周期。本实施例中 AVw为步骤一计算所得，T取值为Is。步骤三，确定自适应刹车因子Vt根据机轮减速率av与减速率给定门限值aV(l、起落架限制力矩对应的减速率aVl三者之间的相互比较，以确定自适应刹车因子VT。通过公式(5)、公式(6)、公式(7)确定。若av < av0, Vt= (I+K) Vb(5) 若av。彡 av < avl, Vt=Vb(6)若av=avl，Vt= (1-0. 5K) Vb (7)公式(5)、公式(6)和公式(7)中:Vb是额定刹车电压，由飞机驾驶员操纵刹车指令传感器施加给防滑控制盒。本实施例中额定刹车电压Vb的范围为1.2V 4.2V。当飞机驾驶员施加最大刹车指令时， Vb=4. 2V。K是力矩补偿系数，用于调节刹车压力，取值范围为(O I)。本实施例中力矩补偿系数K根据刹车压力取O. 6，刹车压力彡IOMPa0av0是减速率给定门限值，按照常规方法根据惯性试验台记录的干态机轮力矩特性曲线确定。avl为起落架限制力矩对应减速率，按照常规方法根据惯性试验台记录的机轮力矩特性曲线中在刹车力矩接近起落架限制力矩时的局部曲线。当机轮减速率av小于减速率给定门限值av(l时，说明刹车系统处于非正常工作状态，需要增加刹车压力，故采用公式(5)计算刹车因子Vt，对飞机驾驶员施加的刹车指令进行补偿，实现变压力恒力矩控制。当机轮减速率av大于等于减速率给定门限值av(l且小于起落架限制力矩对应减速率avl时，说明刹车系统处于正常工作状态，不需要改变刹车压力，故采用公式(6)计算刹车因子Vt，直接采用驾驶员施加的刹车指令进行刹车。当机轮减速率达到起落架限制力矩对应减速率avl时，为防止损伤起落架，必须降低刹车压力，故采用公式(7)计算刹车因子VT。步骤四，确定阀门控制电压Vf通过防滑电压Vs与刹车因子Vt确定阀门控制电压VF。根据公式(8)得到阀门控制电压VfVF=VS+VT(8)公式(7)中，Vs是防滑电压，通过防滑控制律中公式(2)计算。步骤五，确定伺服阀输出刹车压力P通过阀门控制电压Vf控制伺服阀输出刹车压力P。根据公式(9)计算刹车压力P。P=K1(VfA)(9)公式(9)中，R为伺服阀线圈电阻的取范围值为180 200 Ω，本实施例中为 200 Ω 为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值。步骤六，控制刹车系统的恒力矩通过伺服阀输出刹车压力P作用在刹车机轮上，产生刹车力矩Ms。根据公式(10) 计算刹车力矩Ms。Ms=U dFn(P-AP)nTRm (10)公式(10)中，μ d为炭盘摩擦系数；Fn为活塞面积；P为伺服阀输出刹车压力；ΛΡ 为压力损失；ητ为摩擦面数；Rm为摩擦面中径。本专利技术中，通过在防滑控制律基础上增加具有自适应能力的恒力矩控制律，实现碳刹车系统对炭刹车盘处于湿态或地面低结合系数时的判别，增大了刹车压力调节范围， 实现了变压力恒力矩刹车控制。·根据刹车系统的具体使用情况，炭刹车盘处于湿态或炭盘摩擦系数多变时，跑道表面结合系数各不相同，刹车系统处于非正常工作状态，对应减速率相对正常工作状态较低。刹车控制盒通过机轮减速率计算和观测防滑信号，实现对炭刹车盘和跑道状态的判别。 当根据测到的机轮速度计算出的机轮减速率较低时，说明刹车系统处于非正常工作状态导致刹车力矩较低，需要按照具有自适应能力的恒力矩控制律控制伺服阀输出压力升高，进行变压力恒力矩刹车。为防止出现刹车力矩超过起落架限制力矩的情况，需根据起落架限制力矩设置门限以限制刹车压力的上升幅度。具有自适应能力的恒力矩控制律以减速率作为刹车系统工作状态的判据，能够满足刹车系统在各种工作状态下使用要求，增强了刹车系统对跑道和炭刹车盘湿态的适应性，比原控制律具有更好的刹车性能，提高了飞机着陆的安全性，延长了炭刹车盘的使用寿命O本专利技术基于炭刹车盘摩擦系数恒定情况设计，是一种能解决炭刹车盘干湿态差别或地面低结合系数的控制方法，能够避免由于炭刹车盘处于湿态或地面低结合系数而出现的刹车性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有自适应能力的刹车系统恒力矩控制方法，其特征在于，具体过程是：步骤一，确定机轮速度差ΔVw机轮速度差ΔVw是通过当前采样周期的机轮速度Vw1减去前一周期的机轮速度Vw0得到，通过公式(3)得到；ΔVw=Vw1?Vw0????????????(3)公式（3）中，Vw1当前采样周期的机轮速度；Vw0是前一周期的机轮速度值；步骤二，确定机轮减速率av根据得到的机轮速度差ΔVw，通过公式（4）确定机轮减速率av；机轮减速率av=机轮速度差除以速度采样周期；av=ΔVw/T??????????????(4)公式（4）中，ΔVw是机轮速度差；T是以时间为单位的速度采样周期；步骤三，确定自适应刹车因子VT根据机轮减速率av与减速率给定门限值av0、起落架限制力矩对应的减速率av1三者之间的相互比较，以确定自适应刹车因子VT；通过公式(5)、公式(6)、公式(7)确定；若av＜av0，VT=（1+K）VB??????(5)若av0≤av＜av1，VT=VB????????(6)若av=av1，VT=（1?0.5K）VB????(7)公式（5）、公式（6）和公式(7)中:VB是额定刹车电压，由飞机驾驶员操纵刹车指令传感器施加给防滑控制盒；K是力矩补偿系数，用于调节刹车压力，取值范围为（0～1）；av0是减速率给定门限值，按照常规方法根据惯性试验台记录的干态机轮力矩特性曲线确定；av1为起落架限制力矩对应减速率，按照常规方法根据惯性试验台记录的机轮力矩特性曲线中在刹车力矩接近起落架限制力矩时的局部曲线；当机轮减速率av小于减速率给定门限值av0时，说明刹车系统处于非正常工作状态， 需要增加刹车压力，故采用公式(5)计算刹车因子VT，对飞机驾驶员施加的刹车指令进行补偿，实现变压力恒力矩控制；当机轮减速率av大于等于减速率给定门限值av0且小于起落架限制力矩对应减速率av1时，说明刹车系统处于正常工作状态，不需要改变刹车压力，故采用公式(6)计算刹车因子VT，直接采用驾驶员施加的刹车指令进行刹车；当机轮减速率达到起落架限制力矩对应减速率av1时，为防止损伤起落架，必须降低刹车压力，故采用公式(7)计算刹车因子VT；步骤四，确定阀门控制电压VF通过防滑电压Vs与刹车因子VT确定阀门控制电压VF；根据公式（8）得到阀门控制电压VFVF=Vs+VT????????????（8）公式（7）中，Vs是防滑电压，通过防滑控制律中公式(2)计算；步骤五，确定伺服阀输出刹车压力P通过阀门控制电压VF控制伺服阀输出刹车压力P；根据公式（9）计算刹车压力P；P=K1(VF/R)??????????（9）公式（9）中，R为伺服阀线圈电阻的取范围值为180～200Ω；K1为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值；步骤六，控制刹车系统的恒力矩通过伺服阀输出刹车压力P作用在刹车机轮上，产生刹车力矩Ms；根据公式（10）计算刹车力矩Ms；Ms=μdFn(P?ΔP)nTRm????（10）公式（10）中，μd为炭盘摩擦系数；Fn为活塞面积；P为伺服阀输出刹车压力；ΔP为压力损失；nT为摩擦面数；Rm为摩擦面中径。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠平，黄永裕，田广来，柯少昌，刘长伟，任长存，牛祖军，
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：
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