一种起落架系统控制律综合验证平台的制作方法

本发明属于飞机起落架控制系统技术领域，具体涉及一种起落架系统控制律综合验证平台。

背景技术：

目前飞机50％以上的安全事故发生在起飞和降落阶段,飞机不仅要具有良好的飞行特性,也应该具有良好的地面运行特性，现阶段起落架控制系统控制律主要通过数字仿真与分系统试验台对惯性台试验进行验证；

飞机地面运行时是一个复杂的多体系统,采用传统的数字仿真建立飞机动力学方程求解的方法耗时耗力,而且通常为了保证仿真效果，对模型进行了大量简化,如减少机身运动自由度,或用非弹性支撑质量点的运动代替各个机轮的运动等，这些对于多轮起落架式飞机,无法真实研究机轮各自的受力情况。

惯性台试验对刹车过程模拟系统相当复杂，并且惯性轮表面不能很好的模拟真实跑道不平度、光滑度；受结构强度以及空间的限制，试验台上难以开展带多轮起落架的机轮刹车试验。

技术实现要素：

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种起落架系统控制律综合验证平台，通过搭建矢量分析建立飞机机体六自由度模型和起落架模型，搭建起落架系统控制律综合验证软硬件集成平台，综合考虑起落架收放系统、前轮转弯系统、机轮刹车系统控制律以及对飞机整体的地面影响。

本发明的技术方案:一种起落架系统控制律综合验证平台，其特征在于，包括：多个起落架分系统仿真机、飞机总体仿真机、操控与数据采集计算机、测控与主控管理计算机、三维实景-仪表显示计算机及总线检测与分析计算机；

所述操控与数据采集计算机、测控与主控管理计算机、三维实景-仪表显示计算机通过线缆与以太网一侧端口连接，所述以太网另一侧端口分别与所述多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机连接；

所述总线检测与分析计算机分别与多个起落架分系统仿真机、飞机总体仿真机连接，能够对其信号进行检测与分析；

所述多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机通过反射内存网相互连接且能够进行实时数据交互和共享；

所述多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机分别通过信号适配单元与实物设备连接；

所述起落架系统控制律综合验证平台能够对起落架系统进行数字仿真和半实物仿真。

优选地，所述起落架分系统仿真机分别运行起落架收放控制律及外部激励模型、刹车控制律及外部激励模型、前轮转弯控制律及外部激励模型。

优选地，所述多个起落架仿真分系统分别为起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机。

优选地，所述总线检测与分析计算机对多个起落架分系统仿真机和飞机总体仿真机中的1553b及arinc429总线信号进行检测与分析。

优选地，所述信号适配单元为信号调理/转接箱，在半实物仿真模式下，真实设备与多个起落架分系统仿真机和飞机总体仿真机通过信号调理/转接箱连接，能够实现接口匹配和信号传输。

优选地，所述操控与数据采集计算机接收飞行驾驶杆和飞行脚舵的控制指令，通过以太网分发到多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机中，能够实现手柄控制、油门控制及飞行脚舵踏板的功能。

优选地，测控与主控管理计算机建立起落架仿真模型，且自动生成执行程序下载至多个所述起落架分系统仿真机中，对起落架分系统仿真机进行监控和管理。

优选地，所述三维实景-仪表显示计算机通过以太网接收来自多个起落架分系统仿真机、飞机总体仿真机的数据，将起落架的姿态进行展现。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明一种起落架系统控制律综合验证平台，采用多学科仿真软件联合建模实现了包含起落架机构多体动力学模型、飞机本体模型、起落架系统控制律及外部激励模型的多学科复杂模型，同时结合以太网与实时仿真机对起落架系统进行数字仿真和半物理仿真，实时仿真机的应用可以不需要简化模型就能够实现飞机的实时性要求，保证了模型的完整性，并且能够将飞机的实时状态通过高速以太网以实时的方式传输至计算机中进行动态显示。本发明不仅仅能够实现起落架分系统的仿真试验，还能够实现分系统之间综合控制仿真试验以及起落架系统对飞机的影响。

附图说明

图1为本发明一种起落架系统控制律综合验证平台的一优选实施例的数字仿真结构组成示意图；

图2为本发明一种起落架系统控制律综合验证平台的一优选实施例的半实物仿真结构组成示意图。

具体实施方式

起落架系统主要由起落架收放分系统、刹车分系统、前轮转弯分系统三个分系统组成，起落架系统综合验证平台主要为验证三个系统控制律以及起落架系统对飞机总体的影响。

一种起落架系统控制律综合验证平台，包括：多个起落架分系统仿真机、飞机总体仿真机、操控与数据采集计算机、测控与主控管理计算机、三维实景-仪表显示计算机及总线检测与分析计算机；

本实施例中，多个起落架仿真分系统分别为起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机；

起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机分别运行起落架收放控制律及外部激励模型、刹车控制律及外部激励模型、前轮转弯控制律及外部激励模型；

飞机总体仿真机主要运行飞机本体运动计算模型和起落架多体动力学模型。

操控与数据采集计算机由一台windows主机构成，该主机接收飞行驾驶杆和飞行脚舵的各种控制指令，通过以太网传送用户各种操纵指令到多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机中，可实现手柄控制、油门控制及飞行脚舵踏板的功能；

测控与主控管理计算机基于windows平台，采用matlab/simulink、amesim建立起落架收放、刹车和前轮转弯仿真模型，仿真模型能够自动生成可执行程序，并下载到vxworks目标机中实时运行。使用simcreator主控软件和simviewer显控组件通过图形化的方式实现对仿真机的监控，完成对实时目标机的管理功能。

三维实景-仪表显示计算机由1台windows主机构成，通过以太网接收来自多个起落架分系统仿真机、飞机总体仿真机的数据，将有起落架参与的飞机滑跑、起飞以及降落等过程展现出来，仪表显示主要是与起落架收放状态相关的仪表显示界面以及飞行仪表显示界面。

总线检测与分析计算机与多个起落架分系统仿真机及飞机总体仿真机连接，通过运行专用总线测试软件bustools实现对多个起落架分系统仿真机和飞机总体仿真机中的1553b及arinc429总线信号进行检测与分析。

起落架系统控制律综合验证平台能够对起落架系统进行数字仿真和半实物仿真。

数字仿真模式：

操控与数据采集计算机接收飞行驾驶杆和飞机脚舵的各种控制指令，通过以太网传送各种用户操纵指令到起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机以及飞机总体仿真机；

测控与主控管理计算机将起落架收放、刹车和前轮转弯仿真模型生成代码通过以太网下载至起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机以及飞机总体仿真机中运行，结合操纵与数据采集计算机下达的飞机操纵指令，运行起落架系统及飞机本体模型，同时仿真机之间采用反射内存进行实时数据交互和共享；

起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机以及飞机总体仿真机解算运行后结果通过以太网传输至三维视景-仪表显示计算机，将飞机起落架的姿态进行展现；

总线检测与分析计算机实时对多个起落架分系统仿真机和飞机总体仿真机中的1553b及arinc429总线信号进行检测与分析。

半实物仿真模式：

半实物仿真模式是在数字仿真模式基础上与真实的起落架设备交联进行半实物仿真；

由于真实的计算机设备接口与仿真机里面的仿真模型接口不一致，所以需要增设相应的信号适配单元，通过线缆实现真实设备与仿真设备的接口匹配及信号传输，在半实物仿真模式下，控制模型运行的是真实设备的控制律，飞机总体及起落架动力学模型仍运行在飞机本体仿真机中。

操控与数据采集计算机接收飞行驾驶杆和飞机脚舵的各种控制指令，通过以太网传送各种用户操纵指令到起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机以及飞机总体仿真机；

测控与主控管理计算机将起落架收放、刹车和前轮转弯仿真模型生成代码通过以太网下载至起落架收放系统仿真机、刹车系统仿真机、前轮转弯系统仿真机以及飞机总体仿真机中运行，通过电缆及信号适配单元的接口匹配将操纵指令及外部激励信号传输至起落架系统真实计算机中；

本实施例中，信号适配单元优选为信号调理/转接箱，在半实物仿真模式下，真实设备与多个起落架分系统仿真机和飞机总体仿真机通过信号调理/转接箱连接，能够实现接口匹配和信号传输。

起落架收放系统真实计算机解算运行后结果通过以太网传输至三维视景-仪表显示计算机，将飞机起落架的姿态进行展现。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。