一种飞机刹车控制方法
【专利摘要】一种飞机刹车控制方法，基于动态减速率限制和基于防滑调节的飞机刹车控制，依据飞机速度和刹车压力进行正增益调节，不断增加减速率，当减速率增加到设定值后，减速率不再增加，进入饱和工作状态，该控制过程适用于机轮与地面结合系数较高的状态，可最大限度平稳使用刹车力矩，缩短刹车距离。本发明可消除由于不同刹车材料带来的不同速度下力矩向上波动现象，从而增加刹车舒适性，避免轮胎异常磨损。机轮与地面结合系数较小时，基于动态减速率限制和基于防滑调节的飞机刹车控制方法依据防滑程度大小进行减压调节，避免二次深度打滑，提高刹车力矩效率。
【专利说明】一种飞机刹车控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞机刹车控制【技术领域】，具体是一种飞机刹车控制方法。
【背景技术】
[0002] 飞机在着陆过程中，防滑刹车系统至关重要，防滑刹车系统的控制方法决定刹车 过程的可靠性、舒适性及刹车效率。优良的控制方法可以提高飞机着陆可靠性、舒适性及刹 车效率。优良的控制方法还可以降低对跑道长度的要求以及适应刹车材料特性。
[0003] 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。
[0004]目前飞机刹车系统大多采用额定刹车压力控制或恒减速率控制，额定刹车压力控 制时刹车力与操纵力成正比，自适应能力差，效率差，目前也出现了基于自适应控制律的刹 车系统，但由于控制方法仍然过于固定，基于特定刹车材料而设计，其可靠性、舒适性及刹 车效率并没有得到显著提高，也不适用于多模态飞机使用，通用性不高。
[0005] 按照恒减速率控制进行防滑控制。采用的防滑控制律如下：
[0006] 机轮速度差AVw =VW1-VW。 (1)
[0007]机轮减速率av =AVW/T(2)
[0008] 设定减速率av。，
[0009]若实际减速率av <av。，VF = (l+k)VB (5)
[0010] 若实际减速率av =av(l,VF =VB (6)
[0011] 若实际减速率av >avQ，VF = (l-k)VB (7)
[0012] k为调节系数，根据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。
[0013] 现有刹车控制方法存在以下缺点：
[0014] 1.刹车距离长，不能实时动态控制刹车效率；
[0015] 2.控制方法单一，对刹车材料、环境变化适应能力差；
[0016] 3.着陆过程舒适度不高，安全性低。
[0017] 4.通用性不高，不适用于多模态飞机，如水陆两栖飞机。
[0018] 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概念。
【发明内容】
[0019] 为克服现有技术中存在的刹车距离长，刹车控制方法适应性差的不足，本发明提 出了一种飞机刹车控制方法。
[0020] 本发明的具体过程是：
[0021] 步骤一，确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限：
[0022] 防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小确定基于动态减速率限制和基于防 滑调节的最低工作门限。当刹车指令信号小于或等于工作门限％时，基于动态减速率限制 和基于防滑调节不响应工作，防滑刹车系统工作按飞行员指令1 : 1工作；当刹车指令信号 量值大于工作门限％时，基于动态减速率限制和基于防滑调节响应工作。
[0023] 所述基于动态减速率限制和基于防滑调节是防滑刹车系统的一种刹车控制工作 模式，防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小，确定是否启动基于动态减速率限制和 基于防滑调节的刹车控制工作模式。所述的工作门限％是指启动基于动态减速率限制和基 于防滑调节的刹车控制工作模式的最小电压，当刹车指令信号小于或等于工作门限％时， 防滑刹车系统按常规的刹车控制方法工作。当最大刹车指令信号为4. 5VAC?5. 0VAC时， 工作门限UQ通常设定为0. 5VAC?2. 5VAC。
[0024] 步骤二，确定动态减速率系数ki:
[0025] 防滑刹车系统根据飞机速度，通过公式（8)确定动态减速率系数&。所述飞机速 度通过机轮速度信号，采用常规方法得到；飞机速度初始值为参考速度的90%，当机轮速 度增加时，飞机速度依然按照参考速度的约90%确定，当机轮速度减小时，飞机速度按照设 定的时间线性减小。
[0026] k: = (8)
[0027] 其中叫为动态减速率系数&的计算系数，mi取值范围为0. 05?0. 35。V。为飞机 速度。
[0028] 步骤三，确定动态最大限制减速率：
[0029] 防滑刹车系统根据得到的动态减速率系数&，通过公式（9)确定动态最大限制减 速率amM。。
[0030] amax0 = (9)
[0031] 其中m2为动态最大限制减速率的计算系数，m2取值范围为0. 1?0. 8。UmaxQ为刹 车指令信号最大值。
[0032] 步骤四，确定动态刹车控制电流IK:
[0033] 防滑刹车系统判断刹车指令信号大小，通过公式（10)和公式（11)确定动态刹车 控制电流IK。
【权利要求】
1. 一种飞机刹车控制方法，其特征在于，具体过程是： 步骤一，确定基于动态减速率限制和基于防滑调节的最低工作门限： 防滑刹车系统通过判断刹车指令信号的大小确定基于动态减速率限制和基于防滑调 节的最低工作门限；当刹车指令信号小于或等于工作门限队时，基于动态减速率限制和基 于防滑调节不响应工作，防滑刹车系统工作按飞行员指令1: 1工作；当刹车指令信号量值 大于工作门限％时，基于动态减速率限制和基于防滑调节响应工作； 步骤二，确定动态减速率系数h: 防滑刹车系统根据飞机速度，通过公式（8)确定动态减速率系数& ;所述飞机速度通 过机轮速度信号，采用常规方法得到；飞机速度初始值为参考速度的90%，当机轮速度增 加时，飞机速度依然按照参考速度的约90%确定，当机轮速度减小时，飞机速度按照设定的 时间线性减小； kj = mjV,172 (8) 其中叫为动态减速率系数&的计算系数，mi取值范围为0. 05?0. 35 ;V。为飞机速度； 步骤三，确定动态最大限制减速率： 防滑刹车系统根据得到的动态减速率系数h，通过公式（9)确定动态最大限制减速率 ^maxO ? amaxO=m2klUmax〇 (9) 其中m2为动态最大限制减速率的计算系数，m2取值范围为0. 1?0. 8 ;Umax(l为刹车指令 信号最大值； 步骤四，确定动态刹车控制电流IK : 防滑刹车系统判断刹车指令信号大小，通过公式（10)和公式（11)确定动态刹车控制 电流IK; IK =n^tkiU当a<a_。时（10) Ik=m32amax〇/a 当a >amax0 时 （H) 其中m31是当a<amax(l时，刹车控制电流IK的计算系数，m32是当a>amax(l时，刹车控制 电流IK的计算系数；所述m31等于1?3,m32等于2?5 ;a为瞬时减速率；t为动态刹车控 制电流IK的计算系数，当瞬时减速率a不变时，或a增加时并且当a<amax(l时，按表3取t 的值，其中瞬时减速率a减小时，计时周期置" 1"，t置" 1" ； 表3V。为200km/h时动态刹车控制电流IK
表3中，瞬时减速率a的单位为"m/s2" ;动态刹车控制电流IK的计算系数t的数值与 计时周期为固定关系，刹车控制电流IK的单位为"mA" ； 在刹车过程中，刹车控制电流IK会自动增加，使防滑刹车系统达到最大限制减速率amax〇,然后刹车控制电流IK会自动调节，并使实际减速率a在最大限制减速率amax(l附近调 节； 步骤五，防滑调节： 防滑刹车系统对机轮速度vw与飞机速度V。进行对比，通过公式（12)和公式（13)得到 防滑电流If ;所述防滑调节是指对刹车电流的调节； If = 〇 当^与1115的和>火时 （12) If =m4 (Vff+m5-Vc)当Vw 与m5 的和 <Vc 时（13) 其中m5为常数,m5取值范围为10?40,m4防滑电流的计算系数,m4取值范围为0. 01? 0. 10 ； 步骤六，确定防滑调节系数： 防滑刹车系统基于当前周期防滑电流If〇的前一个周期防滑电流，通过公式（14) 和公式（15)得到控制周期防滑调节系数k2;所述周期是指防滑刹车系统的控制周期，控制 周期为l〇ms?40ms; k2 = 1 当If_i= 0 时且上一周期k2 = 1 (14) k2 = -rngti/I^ 当 1^ < 0 时（15) 其中m6为防滑调节系数k2的计算系数，m6的取值范围为0. 5?2. 5,h是根据得 到的延时系数，在不同周期为相应常数量； 步骤七，综合输出： Iz =k2IK+If (16) 防滑刹车系统根据所得的动态刹车控制电流IK、防滑调节系数匕和防滑电流If，通过 公式（16)计算出综合输出Iz;所述"综合输出"是指防滑刹车系统中防滑刹车控制盒控制 压力伺服阀的刹车电流。
2.如权利要求1所述一种飞机刹车控制方法，其特征在于，基于动态减速率限制和基 于防滑调节是防滑刹车系统的一种刹车控制工作模式，防滑刹车系统通过判断刹车指令信 号的大小，确定是否启动基于动态减速率限制和基于防滑调节的刹车控制工作模式；所述 的工作门限％是指启动基于动态减速率限制和基于防滑调节的刹车控制工作模式的最小 电压，当刹车指令信号小于或等于工作门限％时，防滑刹车系统按常规的刹车控制方法工 作；当最大刹车指令信号为4. 5VAC?5. 0VAC时，工作门限队通常设定为0. 5VAC?2. 5VAC。
【文档编号】B64C25/46GK104401305SQ201410655395
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】张仲康, 王波, 张永亮, 郭彩虹 申请人:西安航空制动科技有限公司