一種飛機剎車控制方法
【專利摘要】一種飛機剎車控制方法，基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的飛機剎車控制，依據(jù)飛機速度和剎車壓力進行正增益調(diào)節(jié)，不斷增加減速率，當減速率增加到設(shè)定值后，減速率不再增加，進入飽和工作狀態(tài)，該控制過程適用于機輪與地面結(jié)合系數(shù)較高的狀態(tài)，可最大限度平穩(wěn)使用剎車力矩，縮短剎車距離。本發(fā)明可消除由于不同剎車材料帶來的不同速度下力矩向上波動現(xiàn)象，從而增加剎車舒適性，避免輪胎異常磨損。機輪與地面結(jié)合系數(shù)較小時，基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的飛機剎車控制方法依據(jù)防滑程度大小進行減壓調(diào)節(jié)，避免二次深度打滑，提高剎車力矩效率。
【專利說明】一種飛機剎車控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飛機剎車控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種飛機剎車控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛機在著陸過程中，防滑剎車系統(tǒng)至關(guān)重要，防滑剎車系統(tǒng)的控制方法決定剎車 過程的可靠性、舒適性及剎車效率。優(yōu)良的控制方法可以提高飛機著陸可靠性、舒適性及剎 車效率。優(yōu)良的控制方法還可以降低對跑道長度的要求以及適應(yīng)剎車材料特性。
[0003] 避免深打滑（爆胎）現(xiàn)象出現(xiàn)，必須根據(jù)地面結(jié)合力矩設(shè)計飛機輪的剎車力矩，使 地面結(jié)合系數(shù)充分利用，即每次剎車-松剎-剎車循環(huán)過程中，地面結(jié)合系數(shù)趨近于最大 值。
[0004]目前飛機剎車系統(tǒng)大多采用額定剎車壓力控制或恒減速率控制，額定剎車壓力控 制時剎車力與操縱力成正比，自適應(yīng)能力差，效率差，目前也出現(xiàn)了基于自適應(yīng)控制律的剎 車系統(tǒng)，但由于控制方法仍然過于固定，基于特定剎車材料而設(shè)計，其可靠性、舒適性及剎 車效率并沒有得到顯著提高，也不適用于多模態(tài)飛機使用，通用性不高。
[0005] 按照恒減速率控制進行防滑控制。采用的防滑控制律如下：
[0006] 機輪速度差A(yù)Vw =VW1-VW。 (1)
[0007]機輪減速率av =AVW/T(2)
[0008] 設(shè)定減速率av。，
[0009]若實際減速率av <av。，VF = (l+k)VB (5)
[0010] 若實際減速率av =av(l,VF =VB (6)
[0011] 若實際減速率av >avQ，VF = (l-k)VB (7)
[0012] k為調(diào)節(jié)系數(shù)，根據(jù)該方法實現(xiàn)了恒力矩剎車，但依然存在當炭剎車盤濕態(tài)時或機 輪輪胎與地面結(jié)合系數(shù)大時，定壓力控制方法不能滿足剎車系統(tǒng)要求的不足。
[0013] 現(xiàn)有剎車控制方法存在以下缺點：
[0014] 1.剎車距離長，不能實時動態(tài)控制剎車效率；
[0015] 2.控制方法單一，對剎車材料、環(huán)境變化適應(yīng)能力差；
[0016] 3.著陸過程舒適度不高，安全性低。
[0017] 4.通用性不高，不適用于多模態(tài)飛機，如水陸兩棲飛機。
[0018] 經(jīng)檢索"國期刊全文數(shù)據(jù)庫"論文數(shù)據(jù)庫有《跑道辨識算法在飛機防滑剎車中的應(yīng) 用研究》、《飛機防滑剎車系統(tǒng)的建模與仿真研究》、《飛機防滑剎車系統(tǒng)模糊PID控制器的設(shè) 計》等文章中出現(xiàn)于防滑控制方法的模糊控制概念。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的剎車距離長，剎車控制方法適應(yīng)性差的不足，本發(fā)明提 出了一種飛機剎車控制方法。
[0020] 本發(fā)明的具體過程是：
[0021] 步驟一，確定基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的最低工作門限：
[0022] 防滑剎車系統(tǒng)通過判斷剎車指令信號的大小確定基于動態(tài)減速率限制和基于防 滑調(diào)節(jié)的最低工作門限。當剎車指令信號小于或等于工作門限％時，基于動態(tài)減速率限制 和基于防滑調(diào)節(jié)不響應(yīng)工作，防滑剎車系統(tǒng)工作按飛行員指令1 : 1工作；當剎車指令信號 量值大于工作門限％時，基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)響應(yīng)工作。
[0023] 所述基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)是防滑剎車系統(tǒng)的一種剎車控制工作 模式，防滑剎車系統(tǒng)通過判斷剎車指令信號的大小，確定是否啟動基于動態(tài)減速率限制和 基于防滑調(diào)節(jié)的剎車控制工作模式。所述的工作門限％是指啟動基于動態(tài)減速率限制和基 于防滑調(diào)節(jié)的剎車控制工作模式的最小電壓，當剎車指令信號小于或等于工作門限％時， 防滑剎車系統(tǒng)按常規(guī)的剎車控制方法工作。當最大剎車指令信號為4. 5VAC?5. 0VAC時， 工作門限UQ通常設(shè)定為0. 5VAC?2. 5VAC。
[0024] 步驟二，確定動態(tài)減速率系數(shù)ki:
[0025] 防滑剎車系統(tǒng)根據(jù)飛機速度，通過公式（8)確定動態(tài)減速率系數(shù)&。所述飛機速 度通過機輪速度信號，采用常規(guī)方法得到；飛機速度初始值為參考速度的90%，當機輪速 度增加時，飛機速度依然按照參考速度的約90%確定，當機輪速度減小時，飛機速度按照設(shè) 定的時間線性減小。
[0026] k: = (8)
[0027] 其中叫為動態(tài)減速率系數(shù)&的計算系數(shù)，mi取值范圍為0. 05?0. 35。V。為飛機 速度。
[0028] 步驟三，確定動態(tài)最大限制減速率：
[0029] 防滑剎車系統(tǒng)根據(jù)得到的動態(tài)減速率系數(shù)&，通過公式（9)確定動態(tài)最大限制減 速率amM。。
[0030] amax0 = (9)
[0031] 其中m2為動態(tài)最大限制減速率的計算系數(shù)，m2取值范圍為0. 1?0. 8。UmaxQ為剎 車指令信號最大值。
[0032] 步驟四，確定動態(tài)剎車控制電流IK:
[0033] 防滑剎車系統(tǒng)判斷剎車指令信號大小，通過公式（10)和公式（11)確定動態(tài)剎車 控制電流IK。

【權(quán)利要求】
1. 一種飛機剎車控制方法，其特征在于，具體過程是： 步驟一，確定基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的最低工作門限： 防滑剎車系統(tǒng)通過判斷剎車指令信號的大小確定基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào) 節(jié)的最低工作門限；當剎車指令信號小于或等于工作門限隊時，基于動態(tài)減速率限制和基 于防滑調(diào)節(jié)不響應(yīng)工作，防滑剎車系統(tǒng)工作按飛行員指令1: 1工作；當剎車指令信號量值 大于工作門限％時，基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)響應(yīng)工作； 步驟二，確定動態(tài)減速率系數(shù)h: 防滑剎車系統(tǒng)根據(jù)飛機速度，通過公式（8)確定動態(tài)減速率系數(shù)& ;所述飛機速度通 過機輪速度信號，采用常規(guī)方法得到；飛機速度初始值為參考速度的90%，當機輪速度增 加時，飛機速度依然按照參考速度的約90%確定，當機輪速度減小時，飛機速度按照設(shè)定的 時間線性減小； kj = mjV,172 (8) 其中叫為動態(tài)減速率系數(shù)&的計算系數(shù)，mi取值范圍為0. 05?0. 35 ;V。為飛機速度； 步驟三，確定動態(tài)最大限制減速率： 防滑剎車系統(tǒng)根據(jù)得到的動態(tài)減速率系數(shù)h，通過公式（9)確定動態(tài)最大限制減速率 ^maxO ? amaxO=m2klUmax〇 (9) 其中m2為動態(tài)最大限制減速率的計算系數(shù)，m2取值范圍為0. 1?0. 8 ;Umax(l為剎車指令 信號最大值； 步驟四，確定動態(tài)剎車控制電流IK : 防滑剎車系統(tǒng)判斷剎車指令信號大小，通過公式（10)和公式（11)確定動態(tài)剎車控制 電流IK; IK =n^tkiU當a<a_。時（10) Ik=m32amax〇/a 當a >amax0 時 （H) 其中m31是當a<amax(l時，剎車控制電流IK的計算系數(shù)，m32是當a>amax(l時，剎車控制 電流IK的計算系數(shù)；所述m31等于1?3,m32等于2?5 ;a為瞬時減速率；t為動態(tài)剎車控 制電流IK的計算系數(shù)，當瞬時減速率a不變時，或a增加時并且當a<amax(l時，按表3取t 的值，其中瞬時減速率a減小時，計時周期置" 1"，t置" 1" ； 表3V。為200km/h時動態(tài)剎車控制電流IK
表3中，瞬時減速率a的單位為"m/s2" ;動態(tài)剎車控制電流IK的計算系數(shù)t的數(shù)值與 計時周期為固定關(guān)系，剎車控制電流IK的單位為"mA" ； 在剎車過程中，剎車控制電流IK會自動增加，使防滑剎車系統(tǒng)達到最大限制減速率amax〇,然后剎車控制電流IK會自動調(diào)節(jié)，并使實際減速率a在最大限制減速率amax(l附近調(diào) 節(jié)； 步驟五，防滑調(diào)節(jié)： 防滑剎車系統(tǒng)對機輪速度vw與飛機速度V。進行對比，通過公式（12)和公式（13)得到 防滑電流If ;所述防滑調(diào)節(jié)是指對剎車電流的調(diào)節(jié)； If = 〇 當^與1115的和>火時 （12) If =m4 (Vff+m5-Vc)當Vw 與m5 的和 <Vc 時（13) 其中m5為常數(shù),m5取值范圍為10?40,m4防滑電流的計算系數(shù),m4取值范圍為0. 01? 0. 10 ； 步驟六，確定防滑調(diào)節(jié)系數(shù)： 防滑剎車系統(tǒng)基于當前周期防滑電流If〇的前一個周期防滑電流，通過公式（14) 和公式（15)得到控制周期防滑調(diào)節(jié)系數(shù)k2;所述周期是指防滑剎車系統(tǒng)的控制周期，控制 周期為l〇ms?40ms; k2 = 1 當If_i= 0 時且上一周期k2 = 1 (14) k2 = -rngti/I^ 當 1^ < 0 時（15) 其中m6為防滑調(diào)節(jié)系數(shù)k2的計算系數(shù)，m6的取值范圍為0. 5?2. 5,h是根據(jù)得 到的延時系數(shù)，在不同周期為相應(yīng)常數(shù)量； 步驟七，綜合輸出： Iz =k2IK+If (16) 防滑剎車系統(tǒng)根據(jù)所得的動態(tài)剎車控制電流IK、防滑調(diào)節(jié)系數(shù)匕和防滑電流If，通過 公式（16)計算出綜合輸出Iz;所述"綜合輸出"是指防滑剎車系統(tǒng)中防滑剎車控制盒控制 壓力伺服閥的剎車電流。
2.如權(quán)利要求1所述一種飛機剎車控制方法，其特征在于，基于動態(tài)減速率限制和基 于防滑調(diào)節(jié)是防滑剎車系統(tǒng)的一種剎車控制工作模式，防滑剎車系統(tǒng)通過判斷剎車指令信 號的大小，確定是否啟動基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的剎車控制工作模式；所述 的工作門限％是指啟動基于動態(tài)減速率限制和基于防滑調(diào)節(jié)的剎車控制工作模式的最小 電壓，當剎車指令信號小于或等于工作門限％時，防滑剎車系統(tǒng)按常規(guī)的剎車控制方法工 作；當最大剎車指令信號為4. 5VAC?5. 0VAC時，工作門限隊通常設(shè)定為0. 5VAC?2. 5VAC。
【文檔編號】B64C25/46GK104401305SQ201410655395
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】張仲康, 王波, 張永亮, 郭彩虹 申請人:西安航空制動科技有限公司