[發明專利]一種飛機防滑剎車控制方法

無效

• 申請號: 201310593409.4
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103612750A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 渭南高新區晨星專利技術咨詢有限公司
• 主分類號: B64C25/46
• 分類號: B64C25/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種飛機防滑剎車控制方法，其特征在于，

通過神經網絡在線學習飛機縱向動力學過程的剎車控制器設計方法；對機體動力學過程進行計算，增加了剎車處理器的負擔；同時，通過自適應神經網絡在線辨識可以估計縱向動力學參數并能保證和真實值收斂，但要獲得足夠高精度的估計值，需要足夠的學習時間，是在初始階段；解決方法是在實際控制設計時將其作為控制變量使用，在飛機著地后防滑剎車未工作時就可開始進行在線辨識，獲得精度較高的縱向力曲線；

該方法借助跟蹤微分器或者二階滑模微分器的魯棒抗干擾特性，構造出飛機減速率信號，用于滑移力計算，避免了對縱向動力學過程進行學習辨識；該方法是對飛機的縱向動力學過程通過神經網絡進行在線辨識，構建縱向滑移動力學過程，再通過自適應神經網絡控制器，確保剎車系統能在存在垂直和縱向不確定情況下跟蹤設定滑移率，考慮到剎車轉矩輸入存在物理約束，過大的剎車力矩不僅對剎車沒有幫助，反而容易使系統陷入深度打滑；該方法是對控制輸入進行約束處理，使控制器能在輸入約束情形下學習不確定部分并跟蹤設定滑移曲線；

機輪側滑摩擦力表示為

F_yN=F_zNα_N?F_yM=F_zMα_M???(1)

這里F_zN和F_zM分別表示來自主起落架的給機輪的垂直負載；α_N和α_M分別表示前輪和主機輪的側滑角，通過如下表達式計算

α_N=δ-β_N?α_M=-β_M???(2)這里

βN=β+LxNrvβM=β-LxMrv---(3)]]>

假設飛機的偏航率r和側滑角β可以保證在較小范圍內，因此使得飛機地面操縱模型線性化；飛機的縱向運動方程表示為

mv.x=-Fx---(4)]]>

這里F_x表示縱向力之和，表示為F_x=F_xaero+F_xD，這里F_xaero表示為縱向氣動力F_xD表示輪胎摩擦力之和，表示為

F_xD=F_xML+F_xMR+F_yNsinδ_N

這里F_xML，F_xMR分別表示為左右主起落架的輪胎摩擦力，F_yN表示前輪的側滑摩擦力；在實際剎車控制中，前輪可認為是自由轉動，其摩擦力被看作是足夠小可忽略；

由于滾阻相比轉矩產生的摩擦力很小，這里忽略滾阻，得到主機輪的輪胎動力學過程

Jω·=rwFw-Tb---(5)]]>

ω表示機輪角速度，J表示主機輪的主動慣量，r表示機輪半徑，T_b表示剎車轉矩輸入，F_w表示輪胎和跑到路面的摩擦力，可分別表示為

F_w=F_zMμ(λ)???(6)

λ表示滑移率，滑移率定義為λ=(V-ωr)／V_x；這里V飛機機體速度，考慮飛機機體動力學過程定義滑移速度為v_w=V-ωr，

v.w=V.-Fzmμ(λ)rw2J+s(vw)rwTbJ]]>

這里分段函數s(V_w)定義為

s(vw)=1ifvw>00else---(7)]]>考慮主機輪的輪胎動力學過程：

Jω.=rwFw-Tb,---(8)]]>

這里ω表示機輪角速度，J表示主機輪的主動慣量，r表示機輪半徑，T_b表示剎車轉矩輸入，F_w表示輪胎和跑到路面的摩擦力，可分別表示為

F_w=F_zMμ(λ)???(9)

這里λ表示滑移率，滑移率定義為λ=(V_x-ωr)／V_x；將λ對時間求導，得到如下關系

λ.=-rwvxω.+rwωvx2v.x]]>

ω=(v_x／r_w)(1-λ)，得到

λ.=-rw2vxJFzMμ(λ)-1-λmvxFx+rvxJTb---(10)]]>

采用了一個簡化的剎車模型，這個模型可表示為

Fw=2Fwmaxλoptλλopt2+λ2---(11)]]>

則縱向摩擦系數可表示為

μ(λ)=2FwmaxFzwλoptλλopt2+λ2---(12)]]>

定義車輪和飛機機體速度間的速度差v_w為

v_w=v_x-ωr_w???(13)

這里0≤v_w≤v，將v_w對時間求導可以得到

v.w=-FXm-Fzmμ(λ)rw2J+s(vw)rwTbJ---(14)]]>

這里函數關系s(V_w)定義為

s(vw)=1ifvw>00else---(15)]]>

考慮方程λ.=-rw2vxJFzMμ(λ)-1-λmvxFx+rvxJTb]]>---(10)，當λ=0，μ(λ)=0，T_b=0時，車輪自由轉動，此時所以需要加入額外的約束條件；本方法中采用v_w-動態過程來代替λ-動態過程來保證控制狀態的魯棒性；

最后，在剎車系統設計以及控制設計中，讓剎車系統設定工作在摩擦系數上升段，確保剎車效率和飛機系統安全。