一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统

1.本实用新型设计是一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统，属于飞机刹车领域，主要是一种基于卡尔曼方法的检测系统。


背景技术：

2.飞机使用防滞刹车的主要目的，就是要充分利用跑道所能提供的最大结合系数，使着陆的飞机以最短的距离安全地将速度降低到动力滑行阶段。现代飞机的起降重量越来越大，飞行速度都越来越快，因此对防滞刹车系统也提出了更高的要求。飞机的防滞刹车系统是一种非线性系统，具有复杂的动态特性，并且影响其性能的因素众多，要实现高效控制非常困难。飞机刹车制动主要是飞机轮胎与地面相互作用的过程，飞机依靠两者之间的结合力进行制动。在飞机质量一定的条件下，结合系数μ是影响结合力大小的因素。结合系数μ受众多因素影响。最重要的因素是对于机轮速度的估计，而机轮速度传感器对于估计机轮速度有重要的意义，因此有必要对机轮速度传感器进行故障检测。


技术实现要素：

3.本实用新型为了克服现有技术的不足，改进了检测方法。现有的机轮速度传感器故障检测对于单个传感器故障具有良好的检测能力，而对于多个传感器的故障检测束手无策。为了解决上述的技术问题，本实用新型提出的基本技术方案为：
4.一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统，其特征是包括故障检测模块、逻辑处理模块、飞机直流供电系统、防滞控制器、驾驶舱指示系统。所述的故障检测模块的输出端与逻辑处理模块和防滞控制器连接；所述的逻辑处理模块的输出端与驾驶舱指示系统和防滞控制器连接；所述的飞机直流供电系统给驾驶舱指示系统和防滞控制器供电。
5.所述的故障检测模块主要是包括卡尔曼滤波器和残差加权最小二乘方计算器，卡尔曼滤波器是用其余3个轮速传感器的算术平均值估计第i个轮速传感器的测量值，第i个轮速传感器作为该滤波器的检测对象，输出4个估计值。残差加权计算器是将残差加权计算得出值。
6.第i个轮速传感器发生故障，则该传感器的滤波残差序列必定服从零均值高斯分布，该滤波器的残差加权最小二乘方必定小于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值，其它滤波器的残差加权最小二乘方必定大于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值。此时判定为第i个传感器故障。
7.逻辑处理模块是将故障信号转化为逻辑信号，并进行逻辑处理。
8.飞机直流供电系统为驾驶舱指示系统和防滞控制器供电。
9.防滞控制器将逻辑处理模块处理过的故障轮速传感器信号屏蔽，通过无故障的轮速传感器信号进行防滞控制。
10.驾驶舱指示系统给驾驶员和维修人员提供指示。
11.本实用新型的优点和积极效果是：
12.1.由于轮速传感器的故障发生具有随机性，所以有一定的几率发生多个传感器故障同时存在的可能性，此时本传感器故障检测系统会准确检测出其故障发生源。第i个轮速传感器发生故障，则该传感器的滤波残差序必定列服从零均值高斯分布，该滤波器的残差加权最小二乘方必定小于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值，其它滤波器的残差加权最小二乘方必定大于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值。此时判定为第i个传感器故障。
13.2.采用了卡尔曼滤波方法，卡尔曼方法占用内存小，是一种经典的线性系统的最优估计理论。在测量方差已知的情况下能够从一系列存在测量噪声的数据中，估计动态系统的状态。由于它便于计算机编程实现，并能够对现场采集的数据进行实时的更新和处理，卡尔曼滤波是目前应用最为广泛的滤波方法，在通信，导航，制导与控制等多领域得到了较好的应用。
附图说明
14.图1是飞机防滞刹车传感器故障检测系统控制原理框图；
15.图2是飞机防滞刹车传感器故障检测系统简化框图；
具体实施方式
16.一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统，其特征是包括故障检测模块、逻辑处理模块、飞机直流供电系统、防滞控制器、驾驶舱指示系统。所述的故障检测模块的输出端与逻辑处理模块和防滞控制器连接，所述的逻辑处理模块的输出端与驾驶舱指示系统和防滞控制器连接，所述的飞机直流供电系统给驾驶舱指示系统和防滞控制器供电。
17.所述的故障检测模块主要是包括卡尔曼滤波器和残差加权最小二乘方计算器，卡尔曼滤波器是其余3个轮速传感器的算术平均值估计第i个轮速传感器的测量值，第i个轮速传感器作为该滤波器的检测对象，输出4个估计值。残差加权计算器是将残差加权计算得出值。
18.第i个轮速传感器发生故障，则该传感器的滤波残差序列必定服从零均值高斯分布，该滤波器的残差加权最小二乘方必定小于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值，其它滤波器的残差加权最小二乘方必定大于给定了虚警率所对应的自由度为(n
‑
1)的卡方分布的阈值。此时判定第i个传感器故障。
19.卡尔曼滤波器用于故障诊断的原理是用滤波器来估计无故障的传感器的测量值，与实际的传感器测量值做残差，通过残差与阈值的比较来判定故障。改进的诊断方法是用m个滤波器来对应m个要检测的传感器，每个滤波器利用除了第i个传感器以外的传感器的测量值的算数平均值进行估计第i个传感器，然后将估计值与第i个传感器的测量值做残差，残差序列必定服从高斯分布，对第i个传感器的残差序列进行加权最小二乘方计算，残差加权最小二乘方计算值服从自由度为(n
‑
1)的卡方分布。给定了虚警率a，计算出卡方分布上的阈值，有故障的传感器残差加权最小二乘方计算值必定小于阈值，无故障的传感器残差加权最小二乘方计算值必定大于阈值，很好的解决了传感器故障数量大与一时的故障诊断问题。
20.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实
施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。


技术特征：
1.一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统，其特征是包括故障检测模块、逻辑处理模块、飞机直流供电系统、防滞控制器、驾驶舱指示系统，所述的故障检测模块的输出端与逻辑处理模块和防滞控制器连接；所述的逻辑处理模块的输出端与驾驶舱指示系统和防滞控制器连接；所述的飞机直流供电系统给驾驶舱指示系统和防滞控制器供电；故障检测模块中的卡尔曼滤波器是用其余3个轮速传感器的算术平均值进行滤波估计第i个轮速传感器的测量值，输出4个估计值，故障检测模块中的残差加权计算器是将残差加权计算最小二乘方值，残差序列必定服从高斯分布，残差加权最小二乘方值与自由度为(n
‑
1)的卡方分布的虚警率a的阈值进行比较，对于传感器是否故障进行判定，其中i是4个轮速传感器中没有进行3个算数平均的另外一个，n是轮速传感器的数量4。

技术总结
本实用新型涉及飞机刹车领域，尤其是一种飞机防滞刹车传感器故障检测系统，其特征是包括故障检测模块、逻辑处理模块、飞机直流供电系统、防滞控制器、驾驶舱指示系统。所述的故障检测模块的输出端与逻辑处理模块和防滞控制器连接；所述的逻辑处理模块的输出端与驾驶舱指示系统和防滞控制器连接；所述的飞机直流供电系统给驾驶舱指示系统和防滞控制器供电。本实用新型提供的刹车传感器故障检测系统，可以及时检测出刹车传感器的故障，然后进行故障隔离，从而减少传感器的故障对于高效防滞刹车系统的影响。统的影响。统的影响。


技术研发人员：游国栋 董立佳
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2020.12.07
技术公布日：2021/9/17