[發(fā)明專利]一種飛機防滑剎車控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310593744.4
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103552685A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 渭南高新區(qū)晨星專利技術(shù)咨詢有限公司
• 主分類號: B64C25/42
• 分類號: B64C25/42;B60T8/32;B60T8/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的一種飛機防滑剎車控制方法，屬于剎車的自動控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

起落架-剎車系統(tǒng)是飛機上具有相對獨立功能的子系統(tǒng)，其功能是承受飛機的靜態(tài)重量、動態(tài)沖擊載荷以及吸收飛機著陸時的動能，實現(xiàn)飛機的著陸、滑行和轉(zhuǎn)彎控制。現(xiàn)代飛機一般普遍裝備防滑剎車系統(tǒng)(Anti-skid?Brake?System，ABS)，是在傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用閉環(huán)控制方法實現(xiàn)剎車力矩的自動調(diào)節(jié)，防止剎車時由于剎車壓力過大造成的飛機機輪的鎖死。它能夠充分利用飛機輪胎和地面之間的最大結(jié)合系數(shù)，獲得較高的剎車效率，從而有效地縮短剎車距離，防止由于飛機機輪鎖死造成的輪胎的嚴(yán)重磨損，以提高飛機的安全性和可靠性。

飛機剎車系統(tǒng)中存在諸多非線性因素，如飛機輪胎與地面之間的結(jié)合系數(shù)、結(jié)合系數(shù)與滑移率、剎車力矩與剎車壓力等。這些非線性因素直接影響到飛機剎車系統(tǒng)的性能。飛機在起飛和著陸過程中有可能遇到側(cè)風(fēng)、左右主機輪與跑道接觸狀況不對稱等惡劣條件。這些因素不僅會降低剎車本身的效率，甚至可能導(dǎo)致飛機偏離甚至沖出跑道。

防滑/防抱死剎車系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在地面車輛以及移動機器人領(lǐng)域大量研究，并取得很好的效果。

但上述的這些應(yīng)用和飛機剎車領(lǐng)域有一些不同點：由于汽車受氣動力因素影響較小，地面車輛剎車系統(tǒng)認(rèn)為縱向減速直接由剎車產(chǎn)生，因此縱向減速率和輪胎/路面摩擦力直接關(guān)聯(lián)，且對于汽車應(yīng)用，可認(rèn)為剎車作用均勻分布在各個輪上。而對于飛機剎車來說，這些假設(shè)是不太合適的，飛機在著陸過程中，除了機輪剎車以外，由減速裝置造成的減速必須加以考慮，同時飛機可能采用差動剎車，左右機輪的剎車作用不一致。

因此，飛機剎車性能還受到空氣動力和力矩的影響。就目前一般來講，地面氣動力和力矩很難通過飛機上現(xiàn)有的傳感器精確得到。同時，這些外部力很容易受到機場環(huán)境和風(fēng)向影響。此外，垂直方向的不確定負(fù)載對起落架系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)也有很大的影響，飛機的重量變化也會影響剎車性能，因此，為獲得高性能的剎車效果，在設(shè)計防滑控制器時必須考慮飛機縱向動力學(xué)需要考慮進來。

發(fā)明內(nèi)容

針對這些問題，本發(fā)明將采用如下的方法來改進這種問題：第一種方法是對飛機的縱向動力學(xué)過程通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行在線辨識，構(gòu)建縱向滑移動力學(xué)過程，再通過自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，確保剎車系統(tǒng)能在存在垂直和縱向不確定情況下跟蹤設(shè)定滑移率，考慮到剎車轉(zhuǎn)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(tǒng)陷入深度打滑，本發(fā)明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(xué)習(xí)不確定部分并跟蹤設(shè)定滑移曲線。第二種方法本發(fā)明考慮到飛機動力學(xué)模型難于準(zhǔn)確獲得導(dǎo)致縱向力計算不準(zhǔn)確，本發(fā)明設(shè)計抗干擾微分器構(gòu)造飛機減速過程，并通過自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識輪胎-地面摩擦力曲線，采用極值搜索算法求取最優(yōu)滑移率，本發(fā)明同樣設(shè)計了考慮輸入約束的自適應(yīng)控制律和參數(shù)更新律，用于學(xué)習(xí)不確定部分并跟蹤最優(yōu)滑移曲線。

本發(fā)明提出的飛機防滑剎車控制方法，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(gòu)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(xué)過程進行學(xué)習(xí)辨識；兩種方法都無需假設(shè)剎車縱向力是均勻分布，可用于多輪剎車系統(tǒng)；此外，考慮到剎車系統(tǒng)的安全工作范圍，對剎車壓力進行約束，兼顧了防滑剎車效率和防抱死安全性，具有一定的先進性。

本發(fā)明涉及一種飛機防滑剎車控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

第一步：通過機載總線獲得飛機的速度V，通過二階滑模微分器解算飛機速度獲得飛機機體減速率。步驟如下：

σ(t)=V-x^(t)]]>