一種飛機(jī)防滑剎車控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種飛機(jī)防滑剎車控制方法，該飛機(jī)防滑剎車控制方法，借助跟蹤微分器或者二階滑模微分器的魯棒抗干擾特性，構(gòu)造出飛機(jī)減速率信號(hào)，用于滑移力計(jì)算，避免了對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)辨識(shí)；該方法無(wú)需假設(shè)剎車縱向力是均勻分布，可用于多輪剎車系統(tǒng)；此外，考慮到剎車系統(tǒng)的安全工作范圍，對(duì)剎車壓力進(jìn)行約束，兼顧了防滑剎車效率和防抱死安全性，具有一定的先進(jìn)性。
【專利說(shuō)明】一種飛機(jī)防滑剎車控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的一種飛機(jī)防滑剎車控制方法，屬于剎車的自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]起落架-剎車系統(tǒng)是飛機(jī)上具有相對(duì)獨(dú)立功能的子系統(tǒng)，其功能是承受飛機(jī)的靜態(tài)重量、動(dòng)態(tài)沖擊載荷以及吸收飛機(jī)著陸時(shí)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的著陸、滑行和轉(zhuǎn)彎控制。現(xiàn)代飛機(jī)一般普遍裝備防滑剎車系統(tǒng)(Ant1-skid Brake System，ABS)，是在傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用閉環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn)剎車力矩的自動(dòng)調(diào)節(jié)，防止剎車時(shí)由于剎車壓力過(guò)大造成的飛機(jī)機(jī)輪的鎖死。它能夠充分利用飛機(jī)輪胎和地面之間的最大結(jié)合系數(shù)，獲得較高的剎車效率，從而有效地縮短剎車距離，防止由于飛機(jī)機(jī)輪鎖死造成的輪胎的嚴(yán)重磨損，以提高飛機(jī)的安全性和可靠性。
[0003]飛機(jī)剎車系統(tǒng)中存在諸多非線性因素，如飛機(jī)輪胎與地面之間的結(jié)合系數(shù)、結(jié)合系數(shù)與滑移率、剎車力矩與剎車壓力等。這些非線性因素直接影響到飛機(jī)剎車系統(tǒng)的性能。飛機(jī)在起飛和著陸過(guò)程中有可能遇到側(cè)風(fēng)、左右主機(jī)輪與跑道接觸狀況不對(duì)稱等惡劣條件。這些因素不僅會(huì)降低剎車本身的效率，甚至可能導(dǎo)致飛機(jī)偏離甚至沖出跑道。
[0004]防滑/防抱死剎車系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在地面車輛以及移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域大量研究，并取得很好的效果。
[0005]但上述的這些應(yīng)用和飛機(jī)剎車領(lǐng)域有一些不同點(diǎn):由于汽車受氣動(dòng)力因素影響較小，地面車輛剎車系統(tǒng)認(rèn)為縱向減速直接由剎車產(chǎn)生，因此縱向減速率和輪胎/路面摩擦力直接關(guān)聯(lián)，且對(duì)于汽車應(yīng)用，可認(rèn)為剎車作用均勻分布在各個(gè)輪上。而對(duì)于飛機(jī)剎車來(lái)說(shuō)，這些假設(shè)是不太合適的，飛機(jī)在著陸過(guò)程中，除了機(jī)輪剎車以外，由減速裝置造成的減速必須加以考慮，同時(shí)飛機(jī)可能采用差動(dòng)剎車，左右機(jī)輪的剎車作用不一致。
[0006]因此，飛機(jī)剎車性能還受到空氣動(dòng)力和力矩的影響。就目前一般來(lái)講，地面氣動(dòng)力和力矩很難通過(guò)飛機(jī)上現(xiàn)有的傳感器精確得到。同時(shí)，這些外部力很容易受到機(jī)場(chǎng)環(huán)境和風(fēng)向影響。此外，垂直方向的不確定負(fù)載對(duì)起落架系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)也有很大的影響，飛機(jī)的重量變化也會(huì)影響剎車性能，因此，為獲得高性能的剎車效果，在設(shè)計(jì)防滑控制器時(shí)必須考慮飛機(jī)縱向動(dòng)力學(xué)需要考慮進(jìn)來(lái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明將采用如下的方法來(lái)改進(jìn)這種問(wèn)題:第一種方法是對(duì)飛機(jī)的縱向動(dòng)力學(xué)過(guò)程通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線辨識(shí)，構(gòu)建縱向滑移動(dòng)力學(xué)過(guò)程，再通過(guò)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，確保剎車系統(tǒng)能在存在垂直和縱向不確定情況下跟蹤設(shè)定滑移率，考慮到剎車轉(zhuǎn)矩輸入存在物理約束，過(guò)大的剎車力矩不僅對(duì)剎車沒(méi)有幫助，反而容易使系統(tǒng)陷入深度打滑，本發(fā)明對(duì)控制輸入進(jìn)行約束處理，使控制器能在輸入約束情形下學(xué)習(xí)不確定部分并跟蹤設(shè)定滑移曲線。第二種方法本發(fā)明考慮到飛機(jī)動(dòng)力學(xué)模型難于準(zhǔn)確獲得導(dǎo)致縱向力計(jì)算不準(zhǔn)確，本發(fā)明設(shè)計(jì)抗干擾微分器構(gòu)造飛機(jī)減速過(guò)程，并通過(guò)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)輪胎-地面摩擦力曲線，采用極值搜索算法求取最優(yōu)滑移率，本發(fā)明同樣設(shè)計(jì)了考慮輸入約束的自適應(yīng)控制律和參數(shù)更新律，用于學(xué)習(xí)不確定部分并跟蹤最優(yōu)滑移曲線。
[0008]本發(fā)明提出的飛機(jī)防滑剎車控制方法，借助跟蹤微分器或者二階滑模微分器的魯棒抗干擾特性，構(gòu)造出飛機(jī)減速率信號(hào)，用于滑移力計(jì)算，避免了對(duì)縱向動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)辨識(shí)；兩種方法都無(wú)需假設(shè)剎車縱向力是均勻分布，可用于多輪剎車系統(tǒng)；此外，考慮到剎車系統(tǒng)的安全工作范圍，對(duì)剎車壓力進(jìn)行約束，兼顧了防滑剎車效率和防抱死安全性，具有一定的先進(jìn)性。
[0009]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)防滑剎車控制方法，其特征在于，包括下述步驟:
[0010]第一步:通過(guò)機(jī)載總線獲得飛機(jī)的速度V，通過(guò)二階滑模微分器解算飛機(jī)速度獲得飛機(jī)機(jī)體減速率。步驟如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于滑模微分器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極值搜索的、適用于多輪剎車系統(tǒng)的飛機(jī)防滑剎車控制方法，其特征在于，采用數(shù)值微分器在線重構(gòu)機(jī)體減速信號(hào)，避免進(jìn)行機(jī)體動(dòng)力學(xué)計(jì)算和參數(shù)估計(jì)； 為了保證數(shù)值微分器的抗干擾能力，采取對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)值微分的方式；采用的是基于非線性跟蹤微分器或者是二階滑模微分器用于加速度信號(hào)獲取； 當(dāng)采用二階滑模微分器時(shí): 滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)為
【文檔編號(hào)】B60T8/32GK103552685SQ201310593744
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:渭南高新區(qū)晨星專利技術(shù)咨詢有限公司