[发明专利]基于DSP+FPGA的飞机刹车系统防滑刹车控制盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机刹车系统防滑刹车控制盒，特别是涉及一种基于DSP+FPGA的飞机刹车系统防滑刹车控制盒。

背景技术

机轮刹车系统是飞机中关键的执行机构，是关系到整机安全的核心系统，因此刹车控制系统的性能和可靠性至关重要。针对复杂的刹车系统需要进行完善其功能，以提高其控制精度是至关重要的。

参照图1。文献“《基于DSP的飞机防滑刹车控制器的研究和设计》西北工业大学硕士学位论文2006年”公开了一种基于DSP的飞机防滑刹车控制器。其控制盒使用单片机或DSP作为控制核心，其优势在于改变原有模拟控制盒体积较大、重量重的缺点，但还是存在板子多，控制精度仅为1%。此种防滑控制盒其单片机或DSP既要做数据采集，又要做控制算法，占用较大内存空间，进而影响采集和控制精度。而且此种单片机或DSP作为控制核心的防滑刹车控制盒，外围需要大量的数字芯片来完成数字处理和逻辑功能，进而板子多，不同型号的板子复用性不高，也就是根据不同型号的功能要求需重新设计刹车控制盒硬件结构，大大降低了产品研制的周期。

传统的防滑刹车控制单元接收刹车指令传感器的信号、刹车选择开关信号和飞机其它系统的相关信号，用于飞机刹车控制系统的状态判断并进行刹车计算；接收机轮速度传感器的信号进行防滑计算，根据防滑刹车的计算结果，刹车控制单元输出对应的信号给切断阀进行开、关切断阀控制，输出对应的电流信号给控制阀的线圈使其输出必要的刹车压力，从而实现刹车系统的防滑刹车控制。

而当前先进飞机的发展趋势，对飞机设计提出了系统集成，高可靠性的要求。为满足这些要求，不仅要求采用数字化，而且要求采用集成化更高，模块化，可靠性更强的产品。

发明内容

为了克服现有基于DSP的飞机防滑刹车控制器控制精度差的不足，本发明提供一种基于DSP+FPGA的飞机刹车系统防滑刹车控制盒。该控制盒包括电源板、控制板和监控板三部分。控制板和监控板采用高性能的DSP+FPGA为控制核心，将DSP的复杂控制运算能力与FPGA的高效数据处理能力相结合，减少板子中分立元件的个数，进而减少刹车控制盒中的板子数；提高系统运算速度，控制精度高。实现了飞机防滑刹车控制器的集成化和模块化，系统的可靠性更高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于DSP+FPGA的飞机刹车系统防滑刹车控制盒，其特点是包括电源板、控制板和监控板。电源板为控制板和监控板提供+15V、+5V和-15工作电压，为控制芯片FPGA和控制芯片DSP内核提供2.5V、1.8V和3.3V工作电压。监控板由控制芯片DSP和控制芯片FPGA器件组成，控制芯片FPGA将采集的指令传感器信号、轮速传感器故障信号、阀门故障信号、电源故障信号、起落架信号、轮载信号、切断阀故障信号、自动刹车信号和自动刹车线圈故障信号处理后传给控制芯片DSP，控制芯片DSP与控制板通过RS422收发模块通信，获取压力信号和速度频率信号，控制芯片DSP将接收的信号进行综合故障判断后，将故障信息通过RS422收发模块发给控制板。控制板由控制芯片DSP和控制芯片FPGA组成，控制芯片FPGA将采集的压力信号和速度频率信号处理后传给控制芯片DSP，控制芯片DSP通过RS422收发模块通信，获取故障信号，并将接收到的故障信号、压力信号和速度频率信号进行综合后通过经典PID控制算法，输出控制信号给控制芯片FPGA，最终通过控制芯片FPGA完成对切断阀和伺服阀的控制。

本发明的有益效果是：该控制盒包括电源板、控制板和监控板三部分。控制板和监控板采用高性能的DSP+FPGA为控制核心，将DSP的复杂控制运算能力与FPGA的高效数据处理能力相结合，减少板子中分立元件的个数，进而减少刹车控制盒中的板子数；提高系统运算速度，控制精度高。实现了飞机防滑刹车控制器的集成化和模块化，系统的可靠性更高。本发明把硬件电路转换为用硬件描述语言的软件编程的方法，减少了电路的数量，提高了电路的可靠性，降低成本，提高控制盒的可复用性。实现了飞机防滑刹车控制器的集成化和模块化，可作为一个独立的控制模块集成到飞机飞控辅助控制器中，可进行数字化的防滑刹车控制，且比原有的防滑刹车控制盒显著提升刹车性能，节省了重量和安装空间，具有更高的可靠性安全性。将DSP的复杂控制运算能力与FPGA的高效数据处理能力相结合，提高了系统运算速度和控制精度，控制精度由背景技术的1%提高到5‰。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是背景技术基于DSP的飞机防滑刹车控制器的研究和设计的方框图。