专利名称：用于非命令制动的监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及运载工具的减速控制系统，尤其是涉及一种在飞机起飞期间，控制飞机的一个或多个轮子的非命令制动的监控装置，它同时也允许使用单微处理机来实现所有的制动控制功能。
在商用飞机上，通常采用自动制动系统来辅助飞机着陆时的减速。随着飞机大小和复杂性的增大，自动制动系统也变得更复杂和计算机化。为了最优化减速，与飞机制动系统相结合的现代防滑移(anti-skid)系统都通过适应跑道状况和影响制动的其它因素，来优化制动效能，而其通常相应于由飞行员选择的制动压力的大小。
在一种这种由传统的单微处理机控制的线路制动控制系统(brake-by-wire control system)中已发现有突然故障的情况，它导致在飞机起飞期间一个或多个轮子的非命令制动操作。由于起飞期间的非命令制动能带来严重的后果，并且其至少会导致制动系统不必要和加速的磨损，因此希望调整制动系统，以减少造成这些不期望的后果的可能性。具有这种突然故障状况的传统制动系统通常需要一个用于监测制动控制系统和作其后备的第二通道，以防止非命令制动。
克服控制系统故障的一个传统的方法是安放一个使用D0178A的1级或D0178B的A级软件的多处理机微控制器装置。但是，安放一个多处理机微控制器装置的花费远大于使用一单微处理机的控制系统的花费。因此强烈希望提供一个用于非命令制动的监控器，以防止在飞机起飞期间的非命令制动。同时也希望为非命令制动提供这样一种监控器，它采用硬件而不是采用多处理器的软件。本发明可满足上述需要。
一般来讲，本发明为非命令制动提供一种新的、改进的监控器，它也允许使用由线路制动控制系统控制的一个单微处理机，以便在飞机起飞期间，控制一个或多个轮子的非命令制动操作。用于非命令制动的本发明的控制系统解决了突然故障状况的难题，这样一来，一单微处理机或微控制器能够用来完成所有的制动控制功能。硬件监控器可方便地适用于大部分的线路制动机构。安装该硬件监控器的费用远少于使用双微处理机的控制系统所需的费用。
监控器线路全部由硬件实现，使用与制动系统微控制器所用相同的输入，而且不依赖于软件起作用。当检测压力表明无踏板作用时，硬件监控器关闭或锁闭阻断(shutoff)阀。当检测到踏板作用时，其防故障特性重新启动阻断阀打开，同时监控停止。
本发明提供了一种用于监控非命令制动的装置，该装置用于至少有一个轮子和一个轮制动系统的运载工具，该控制系统具有一由操作者操纵的制动踏板或类似装置以控制制动压力。轮制动系统还包括一个能被启动以防止制动的阻断阀。该监控非命令制动的装置包括用于确定制动踏板作用并产生一个表明制动踏板是否已作用的踏板作用信号的装置；检测制动压力的装置；以及将制动压力与选定的临界制动压力相比较的装置。当制动压力超出该临界制动压力时，该用于将制动压力和临界值相比较的装置产生一个制动压力作用信号。当已发生非命令制动时，一故障锁存逻辑电路接收踏板作用信号和制动压力作用信号，并产生一个故障锁存输出信号。本领域的技术人员应认识到，虽然本发明讨论了飞机中使用的制动踏板的类型，但本系统可用于运载工具的命令制动的任何致动装置。
在一优选实施例中，设置一装置检测在轮子上的承重并且当承重不作用在轮上时产生一个测试禁止信号。测试禁止信号输入至故障锁存逻辑电路，从而当飞机在空中并且轮上无承重时，可以产生非命令制动。在本优选实施例中，设置一装置测试用于监控非命令制动的装置的功能并产生一测试使能信号，故障锁存逻辑电路接收该信号并使故障锁存复位，以便允许使用测试压力脉冲来测试监控器装置。最好还要设置控制装置，用来产生阻断阀控制信号，该信号也被故障锁存逻辑电路接收。在本优选实施例中，提供一装置用于产生一个阻断命令信号给阻断阀，只有当故障锁存逻辑电路产生一输出故障寄存信号，并且控制装置产生阻断阀控制信号时，该阻断命令信号才生成。
通过下面的详细描述及附图，可更清楚地表明本发明的内容及优点，它们通过例子表明了本发明的特征。
图1是按照本发明原理的用于非命令制动的监控器示意图。
在由单微处理器控制的飞机电路制动控制系统中存在突然故障状况，这会导致飞机起飞期间的非命令制动。而提供由软件控制的多处理器微控制器能够解决问题，但这样做的花费和复杂性远大于给用于非命令制动的监控器提供一个以硬件实现的单微处理机微控制器的方式所需的花费和复杂性。
如图1所示，本发明包括一个在运载工具制动系统中的用于非命令制动的监控器10，例如，是在一包括线路制动控制系统的飞机制动系统中。该制动系统最好包括一个能被启动以阻止制动的阻断阀12。该制动系统通常由通常采用的D0178A的2级或D0178B的B级软件来完成所有正常制动控制功能的制动微处理机单元或微控制器14来控制，而且当选择微控制器功能以阻止制动时，微控制器还提供阻断阀控制信号16。故障锁存输出“与”门18接收所述阻断阀控制信号，而且当已检测到非命令制动时，它还接收故障锁存逻辑电路20发出的故障锁存输出信号。为了使阻断阀打开，故障锁存逻辑“与”门必须接收到来自微控制器的阻断阀控制信号和来自故障锁存逻辑电路的故障锁存输出信号二者。
用于非命令制动的监控器向故障锁存逻辑电路提供输入信号，以便确定不期望的非命令制动的情况。起落架测试禁止逻辑电路22用来产生一个用于在一定情况下禁止该硬件监控器的测试禁止信号。踏板作用电路24用于确定制动踏板作用是否已发生。制动压力电路26测试左右轮制动压力的最小阀值，同时内设检测(built-in-test)使能逻辑电路28测试用于非命令制动的监控器的功能。
在本优选实施例中，当飞机位于“空中”状况时，即当飞机轮子不再接触地面，起落架手柄抬起而且轮上没有承重时，起落架测试禁止逻辑电路22产生一个用于禁止非命令制动硬件监控器的测试禁止信号。在这种情况下，会适当出现不是由驾驶员或副驾驶员发出的非命令制动，此时该硬件监控器必须被禁止。当起落架收回时，200Psi(磅每平方英寸)的制动压力通常作用4秒，同时在轮上无承重，而且起落架手柄变为“空中”模式。另外，在起落架打开试验中，即压力脉冲测试中，600Psi的制动命令顺序作用到左右制动器。在起落架打开序列之后，进行这种测试，并且当起落架手柄变为放下位置时并且“空中”模式关闭时，阻断阀会打开。当起落架手柄放下时，一通常设置成如5秒的可调定时器启动。在定时器到时之后，该硬件监控器被启动重新开始监控。
为了避免诸如出故障的起落架手柄开关一类的单点故障停止硬件监控器工作，轮上承重传感器，如左侧轮上承重开关30和右侧轮上承重开关32，被用作后备装置来启动硬件监控器。“或”门34接收各轮上承重开关上承重的输出信号，如果检测到任一轮上有承重，“或”门34则工作以输出一个轮上承重信号35。起落架手柄位置开关36用来在如果起落架手柄处于“空中”位置时，产生起落架手柄抬起信号。起落架测试禁止逻辑电路38接收起落架手柄抬起信号，并且接收轮上承重信号作为复位输入信号40。当检测到轮上承重时，被设置成所期望的延迟时间的可调定时10(未示出)启动，通常延迟时间设置成8秒左右。在定时器到时之后，硬件监控器被启动重新开始监控。
起落架测试禁止逻辑电路产生作为故障锁存逻辑电路的输入信号的起落架测试禁止信号42。提供起落架测试禁止信号的逻辑如下测试使能＝起落架手柄放下＋起落架手柄延迟测试使能＝轮上承重+轮上承重延迟测试禁止＝起落架手柄抬起与轮上无承重用于非命令制动的监控器最好还包括一踏板作用电路24。左、右制动踏板的踏板位置由传感器检测，诸如一个具有和踏板相连的电枢的线性可变差分互感器(LVDT)，其电枢在第一线圈(HI)和第二(LO)线圈之间线性移动，从而使得在差分互感器内的电枢的运动改变各线圈的电感。因此通过确定LVDT线圈A(HI)信号和LVDT线圈A(LO)信号之间的差值可得到踏板位置。
位置＝LVDT线圈(HI)-LVDT线圈(LO)通过把LVDT线圈A(用)信号和LVDT线圈A(LO)信号相加，可确定测试LVDT信号。
测试＝LVDT线圈(HI)＋LVDT线圈(LO)参见图1，驾驶员左侧制动踏板的位置由驾驶员左侧LVDT线圈A(HI)44和驾驶员左侧LVDT线圈A(LO)46提供，而驾驶员右侧制动踏板的位置由驾驶员右侧LVDT线圈B(HI)48和驾驶员右侧LVDT线圈B(LO)50确定。同样地，副驾驶员左侧制动踏板的位置由副驾驶员左侧LVDT线圈A(HI)54和副驾驶员左侧LVDT线圈A(LO)56提供，而副驾驶员右侧制动踏板的位置由副驾驶员右侧LVDT线圈B(HI)58和副驾驶员右侧LVDT线圈B(LO)60提供。
一驾驶员/副驾驶员选择信号62能够被监控器电路使用，以在驾驶员及副驾驶员踏板位置和各测试信号的解调之间选择。来自驾驶员左侧及右侧LVDT线圈的信号被驾驶员踏板位置及测试信号电路64接收，而来自副驾驶员左侧及右侧LVDT线圈的信号被副驾驶员踏板位置与测试信号电路66接收。驾驶员及副驾驶员踏板位置与测试信号电路分别向踏板位置比较器电路68提供左侧及右侧驾驶员和副驾驶员踏板位置的输出信号，而踏板位置比较器电路68选择驾驶员及副驾驶员LVDT值的最高值，并反过来输出至踏板作用比较器线路70。驾驶员及副驾驶员左侧踏板位置LVDT的最高值被选择用于确定左踏板位置，同时驾驶员及副驾驶员右侧踏板位置LVDT的最高值被选择用于确定右踏板位置。踏板作用比较器电路70通过将踏板位置值和一阈值71比较而确定踏板是否已作用，尽管其它类似的阈值也可能合适，但是该阈值一般设置为最大踏板位置值的5％左右。当确定踏板已作用时，踏板作用比较器电路提供一个踏板作用信号72给故障锁存逻辑线路作为其一个输入。通过检查测试信号的最大和最小限值，测试信号被用于检查每一个踏板的LVDT的完全性。如果测试信号落在预定限值之外，特定踏板的LVDT的解调中断，而且踏板位置被置零。
该硬件监控器最好还包括一个测试左侧及右侧轮制动压力的最小阈值的制动压力电路26。该制动压力线路包括一个左侧制动压力检测器74，该检测器的输出信号被一个用于过滤假的压力尖峰的信号滤波器76接收，以及一个右侧压力检测器78，该检测器的输出信号被信号滤波器80接收。来自左侧及右侧制动的已滤波的压力信号分别被压力信号比较器82和84接收，并用于和来自基准压力信号源86的被选择的最小阈值相比较。“或”门88接收各压力信号比较器的输出信号，这样，如果左侧或右侧制动压力的任意之一大于选择的最小阈值，则产生压力制动信号90，这里尽管其其它类似的阈值也可能合适，但是最小阀值通常大约为例如300Psi。测试禁止信号、踏板作用信号以及压力检测信号是提供给故障锁存逻辑电路的故障锁存“与”门92的输入信号。
故障锁存逻辑电路锁存一种非命令压力状况，非命令压力由踏板松开信号，压力检测信号以及输入给故障锁存逻辑电路的测试使能信号三者的逻辑由“与”确定，需要这三个输入信号才能形成故障锁存，即故障锁存＝踏板松开＋压力检测＋测试使能。
锁存的故障能够被制动踏板作用或者硬件监控器的内置检测程序清除，该监控器内置检测程序具有下面将要解释的防故障保护特性，它置在能够清除逻辑锁存的电路之中，停止监控器的工作，并且允许阻断阀打开。
通电时，内置检测使能电路28在一安全时间内检测硬件监控器的性能，例如当车轮速度为零以及没有参考速度时。混合LVDT线路被设置成环回(Loopback)，以向内置测试使能电路提供LVDT环回输入信号96。一模拟制动压力测试脉冲97产生，并被输入至左侧及右侧制动压力过滤器和内置测试使能电路。内置测试使能电路作为响应生成一个测试使能信号99，并输入至故障锁存“或”门98，该故障锁存“或”门98还接收踏板位置输入信号100。故障锁存逻辑电路的故障锁存“与”门92的输出信号被故障锁存102接收，该故障锁存102能够被由故障锁存“或”门98输入至故障锁存复位装置104的信号复位。故障锁存102的故障锁存输出信号106被故障锁存输出“与”门18接收，“与”门18又产生阻断阀命令信号。
用于非受控制动的监控器的内置测试程序具有如下逻辑1.保证无踏板作用(即处于监控模式)。
2.把一模拟压力测试脉冲施加到模拟非命令压力上。
3.确证阻断阀关闭。
4.复位故障锁存，并且使阻断阀打开。
为了确保无踏板作用，踏板故障检测电路用于保证踏板被松开。其逻辑如下1.把LVDT电路设置成环回状态。
2.硬件监控器检测踏板LVDT故障。
3.硬件监控器停止踏板的解调。
4.取样并保持电容被放电，并得到零踏板位置。
5.硬件监控器被设置成踏板松开模式。
在测试点A(未示出)检测到踏板松开状况后，模拟压力脉冲被注入。阻断阀在一预定时间之内关闭，如200mS。当确定阻断阀关闭时，压力测试脉冲被去除。而后LVDT混合电路脱出环回模式，在环回模式中，相同的程序用来复位故障锁存。故障锁存的复位信号为电容性耦合，以避免故障使输出级(故障锁存)保持在复位状况。如果硬件监控器内置测试逻辑线路失效，并且试图连续地复位故障锁存时，由这种电容性耦合只允许瞬间脉冲，因此避免了连续复位状况。
从前面对本发明特定形式的图示及描述可看出，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可作出各种的修改。相应地，本发明并不限于此，而是由所附的权利要求书来限定。
权利要求
1.用于具有一个轮子及一个液压操纵的轮制动系统的运载工具的非命令制动的监控装置，所述轮制动系统具有一个用于控制该轮制动系统操作的制动踏板以及一个避免制动压力的传递、以阻止该轮制动系统制动的阻断阀，该装置包括用于确定制动踏板作用并产生表明制动踏板是否已作用的踏板作用信号的装置；测量制动压力的装置；将所述制动压力和选定的临界制动压力相比较，并当该制动压力超出该临界制动压力时，产生一个制动压力信号的装置，以及故障锁存装置，用于接收所述踏板作用信号和制动压力信号，并根据所述踏板作用信号和制动压力信号产生故障锁存输出信号，以控制所述阻断阀。
2.如权利要求1所述的监控装置，还包括一控制装置，用于产生一由所述故障锁存装置接收的阻断阀控制信号。
3.如权利要求2所述的监控装置，还包括用于响应于所述阻断阀控制信号和故障锁存输出信号而产生阻断命令信号给所述阻断阀的装置。
4.如权利要求1所述的监控装置，还包括检测所述轮上承重并在轮上无承重时生成一个测试禁止信号的装置。
5.如权利要求1所述的监控装置，还包括一装置，该装置测试所述监控非命令制动的装置的功能，并生成一个由所述故障锁存装置接收的测试使能信号，以便使该故障锁存装置复位，从而允许使用一测试压力脉冲来测试监控非命令制动的装置。
6.用于具有一个轮子及一个液压操纵轮制动系统的运载工具的非命令制动的监控装置，所述轮制动系统具有一个用于控制该轮制动系统操作的制动踏板以及一个避免制动压力的传递、以阻止该轮制动系统制动的阻断阀，该装置包括用于确定制动踏板作用并产生表明制动踏板是否已作用的踏板作用信号的装置；测量制动压力的装置；将该制动压力和选定的临界制动压力相比较。并当该制动压力超出该临界制动压力时，产生一个制动压力信号的装置；产生阻断阀控制信号的控制装置；故障锁存装置，用于接收所述踏板作用信号和制动压力信号，并响应于所述踏板作用信号和制动压力信号产生故障锁存输出信号，以控制所述阻断阀；以及响应于所述阻断阀控制信号及故障锁存输出信号而产生命令信号给所述阻断阀的装置。
7.如权利要求6所述的监控装置，还包括检测所述轮上承重并在轮上无承重时生成一个测试禁止信号的装置。
8.如权利要求6所述的监控装置，还包括一装置，该装置测试所述监控非命令制动的装置的功能，并生成一个由所述故障锁存装置接收的测试使能信号，以便使该故障锁存装置复位，从而允许使用测试压力脉冲来测试所述监控非命令制动的装置。
9.用于监控具有一个轮子及一个液压操纵的轮制动系统的运载工具的非命令制动的方法，所述轮制动系统具有一个用于控制该轮制动系统操作的制动踏板以及一个避免制动压力的传递、以阻止该轮制动系统该轮制动系统制动的阻断阀，该方法包括下列步骤确定制动踏板作用产生表明制动踏板是否已作用的踏板作用信号；测量制动压力；将该制动压力和选定的临界制动压力相比较，并且当该制动压力超出该临界制动压力时，产生一个制动压力信号；以及响应于所述踏板作用信号和制动压力信号，产生故障锁存输出信号，以控制所述阻断阀。
10.如权利要求9所述的方法，还包括生成阻断阀控制信号的步骤。
11.如权利要求10所述的方法，还包括下述步骤响应于所述阻断阀控制信号和故障锁存输出信号，从而产生一个阻断命令信号给所述阻断阀。
12.如权利要求9所述的方法，还包括下列步骤检测所述轮上承重，当轮上无承重时，生成一个测试禁止信号。
13.如权利要求9所述的方法，还包括下列步骤检测监控非命令制动的装置的功能，并生成一个测试使能信号，以便使所述故障锁存输出信号复位，从而允许使用测试压力脉冲来测试监控非命令制动的装置。
全文摘要
一种用于非命令制动的监控装置。当制动压力超出选定的临界制动压力时，制动压力作用信号生成。踏板作用信号和制动压力作用信号被故障锁存逻辑电路接收，当非命令制动发生时，故障锁存逻辑电路生成故障锁存输出信号。当轮上无承重时，也生成测试禁止信号。测试禁止信号也被输入至故障锁存逻辑电路，从而在空中以及轮上无承重时，非命令制动可能发生。当检测压力表明无踏板作用时，监控器阻塞或锁闭阻断阀。当检测到踏板作用时，防故障性能再次启动阻断阀，使之能够打开，同时监控停止。
文档编号B60T17/22GK1164496SQ9710958
公开日1997年11月12日 申请日期1997年3月12日 优先权日1996年3月12日
发明者比简·萨拉马特, 罗伯特·D·库克, 雷蒙德·夸恩 申请人:起重机公司液压气压分部