专利名称：一种无人机机电刹车系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种刹车系统，尤其是一种全电刹车系统。
背景技术：
无人飞机刹车系统是飞机上功能相对独立的一个子系统，其功能是根据飞行控制计算机的通信指令，向执行机构一刹车机轮提供刹车压力，使其产生制动力矩，从而使在地面上运动的飞机减速并操纵其保持正确的滑行方向或转弯。在飞机减速过程中，刹车系统还具有防滑控制功能，可根据当时的跑道表面状态自动地调节刹车压力，使机轮制动力矩与当时跑道表面状态相适应，保障飞机在多种跑道，特别是在积水、积雪、油污及橡胶污染跑道刹车的安全性、可靠性、提高刹车效率，缩短着陆滑跑距离，防止机轮深打滑和刹爆轮胎。现代中大型无人飞机多使用数字式控制、液压作动刹车系统，典型的无人飞机刹车系统主要由防滑刹车控制盒、电液压力伺服阀、电磁开关阀、定量器、转换阀以及机轮速度传感器等组成。基本的刹车防滑工作原理为飞行控制计算机通过通信发送刹车指令给防滑刹车控制盒，防滑刹车控制盒根据指令计算出相对应的刹车电流。同时防滑刹车控制盒接受机轮速度传感器输出的机轮速度信号，判断出机轮的滑动状态，并依据机轮滑动的深浅，计算出相对应的防滑电流。将刹车电流和防滑电流综合后，防滑刹车控制盒输出控制信号给电磁开关阀使其开启以接通电液压力伺服阀进油通路，同时输出综合后的控制电流给电液压力伺服阀，调节输出到刹车机轮的刹车压力，产生适当的制动力矩，实现飞机的刹车和防滑。在现有技术中，刹车系统主要由数字控制液压部件机构执行实现，但液压刹车系统存在组成产品多、质量重安装拆卸复杂降低了飞机的有效载荷和维修性。且刹车系统中液压部件的故障不易监测并存在液压油泄漏燃烧等风险使其影响了飞机的安全性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种无人机机电刹车系统，能够提高无人飞机的测试性、维修性和安全性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括防滑刹车控制盒、驱动控制盒以及机轮速度传感器，防滑刹车控制盒接收飞行控制计算机的刹车指令后，计算出相应的刹车量，同时防滑刹车控制盒接收机轮速度传感器的频率信号，根据频率信号的变化计算出相应的防滑量，刹车量和防滑量综合后输出刹车信号给驱动控制盒，同时，力传感器采集电机的输出力，将反馈信号输入驱动控制盒，驱动控制盒包括DSP和CPLD，DSP对刹车信号和反馈信号进行综合后通过经典PI控制算法，输出用于控制无刷直流电机的PWM信号和电机转向信号给CPLD，CPLD对DSP输出的PWM信号、电机转子位置信号、电机正反转信号采集后进行逻辑综合，输出6路PWM信号提供给驱动控制盒的驱动电路，驱动电路驱动控制6个MOSFET组成的三相全桥逆变电路，驱动电机输出要求的刹车力。本发明的有益效果是使原来的刹车作动方式由液压元件实现、刹车压力无闭环反馈的的工作模式改变为电机作动刹车方式，并形成了刹车力闭环控制，从而提高了飞机测试性、维修性和安全性，减轻了飞机重量。
图1是某型无人飞机机电刹车系统组成结构图，其中1.防滑刹车控制盒2.驱动控制盒3.速度传感器；图2是防滑刹车控制盒控制框图；图3是驱动控制盒控制框图。
具体实施例方式本发明包括防滑刹车控制盒、驱动控制盒以及机轮速度传感器，其特征在于改变了刹车作动方式，防滑刹车控制盒通过内部的单片机接收无人飞机的飞行控制计算机的刹车指令后，计算出相应的刹车量，同时防滑刹车控制盒接收机轮速度传感器的频率信号，经内部的方波级电路与速度级电路进入单片机，单片机根据频率信号的变化计算出相应的防滑量，刹车量和防滑量综合后输出刹车信号给驱动控制盒，同时驱动控制盒接收力传感器(采集电机的输出力)的反馈信号，这两种信号进入驱动控制盒内部DSP控制器后，DSP控制器对这两种信号进行综合后通过经典PI控制算法，输出用于控制无刷直流电机的PWM信号和电机转向信号给驱动控制盒内部的CPLD器件，CPLD器件对DSP输出的PWM信号、电机转子位置信号、电机正反转等信号采集后进行逻辑综合，输出6路PWM信号提供给驱动控制盒的驱动电路，驱动电路中的驱动芯片驱动控制6个MOSFET组成的三相全桥逆变电路，驱动电机输出要求的刹车力。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本实施例某型无人机机电刹车系统。本实施例包括防滑刹车控制盒1、驱动控制盒2、机轮速度传感器3。实施中防滑刹车控制盒1，通过422通信接收无人机飞行控制计算机的刹车量指令、自检指令和飞机速度等信息，根据刹车量指令计算出相应的刹车电流。与此同时，防滑刹车控制盒的防滑刹车单元根据采集的机轮速度传感器输出的机轮速度信号，判断出机轮的滑动状态，并依据机轮滑动的深浅，计算出相对应的防滑电流。将刹车电流和防滑电流综合后，防滑刹车控制盒输出控制信号给驱动控制盒，驱动控制盒根据指令电流信号，驱动控制刹车主机轮上电机输出刹车力，同时根据主机轮电机上力传感器反馈电流信号对输出的刹车力进行闭环控制，以实现无人机的刹车和防滑。系统中防滑刹车控制盒和驱动控制盒均具有自检功能，可以检测速度传感器、防滑刹车控制盒中刹车电路和防滑电路、通信故障、驱动控制盒中驱动电路故障、力传感器故障、电机本身故障和电机中霍尔传感器等故障信息通过通信发送给无人机的测控通信系统。本实施例中，机轮速度传感器按常规设计。
权利要求
1.一种无人机机电刹车系统，包括防滑刹车控制盒、驱动控制盒以及机轮速度传感器，其特征在于防滑刹车控制盒接收飞行控制计算机的刹车指令后，计算出相应的刹车量，同时防滑刹车控制盒接收机轮速度传感器的频率信号，根据频率信号的变化计算出相应的防滑量，刹车量和防滑量综合后输出刹车信号给驱动控制盒，同时，力传感器采集电机的输出力，将反馈信号输入驱动控制盒，驱动控制盒包括DSP和CPLD，DSP对刹车信号和反馈信号进行综合后通过经典PI控制算法，输出用于控制无刷直流电机的PWM信号和电机转向信号给CPLD，CPLD对DSP输出的PWM信号、电机转子位置信号、电机正反转信号采集后进行逻辑综合，输出6路PWM信号提供给驱动控制盒的驱动电路，驱动电路驱动控制6个MOSFET组成的三相全桥逆变电路，驱动电机输出要求的刹车力。
全文摘要
本发明提供了一种无人机机电刹车系统，防滑刹车控制盒接收飞行控制计算机的刹车指令，计算出刹车量，同时接收机轮速度传感器的频率信号，计算出防滑量，刹车量和防滑量综合后输出刹车信号给驱动控制盒，力传感器采集电机的输出力，将反馈信号输入驱动控制盒，驱动控制盒输出6路PWM信号提供给驱动控制盒的驱动电路，驱动电路驱动控制6个MOSFET组成的三相全桥逆变电路，驱动电机输出要求的刹车力。本发明提高了飞机测试性、维修性和安全性，减轻了飞机重量。
文档编号B60T13/74GK102991491SQ20121047048
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者刘劲松, 周世民, 杨金日, 张琦, 何学工 申请人:西安航空制动科技有限公司