[发明专利]具有自适应能力的刹车系统恒力矩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机刹车系统，具体是一种具有自适应能力的刹车系统恒力矩控制方法。

背景技术

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              (1)

其中防滑电压Vs=Vp+Vd+Vi            (2)

Vp：比例输出Vd：微分输出Vi：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。

中发明内容

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，本发明提出了一种具有自适应能力的刹车系统恒力矩控制方法。

本发明的具体过程是：

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=Vw₁Vw₀                (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。本实施例中Vw₁为实时采集并存储数据，Vw₀取前一周期所存数据，ΔVw通过公式(3)实时计算得到。

步骤二，确定机轮减速率a_v

根据得到的机轮速度差ΔVw，通过公式（4）确定机轮减速率a_v。机轮减速率a_v=机轮速度差除以速度采样周期。

a_v=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。本实施例中ΔVw为步骤一计算所得，T取值为1s。

步骤三，确定自适应刹车因子V_T

根据机轮减速率a_v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V_T。通过公式(5)、公式(6)、公式(7)确定。