机轮刹车系统的控制与仿真技术

通过航空机轮刹车系统的控制类型、控制方式以及控制规律的现状分析,给出了目前航空机轮刹车控制系统存在的刹车偏航、爆胎、起落架抖动以及新型防滑控制律设计与应用等主要问题,提出了飞机防滑刹车控制系统的研究新领域:自动刹车技术、刹车余度控制技术、跑道自动识别技术以及电刹车系统的控制技术等;探讨了航空机轮刹车系统的模拟仿真技术、半实物仿真技术以及刹车系统的性能评估方法,展望了机轮刹车控制系统的研究方向和发展前景.     

飞机防滑刹车系统动力学建模及仿真研究

完整的刹车动力学建模和仿真对飞机防滑刹车系统设计和性能研究有着重要意义.根据理论力学原理,在综合考虑飞机机体、起落架、轮胎特性的基础上,推导了适于飞机刹车的三维动力学模型,建立以机体、起落架、轮胎为主要实验对象的相对滑移率控制的防滑刹车系统仿真模型.仿真结果反映出风阻、侧风干扰、非对称着陆等环境因素及起落架和轮胎特性对飞机刹车系统性能的影响,所建模型较真实的符合实际物理过程.     

飞机防滑刹车控制方法综述

飞机防滑刹车系统具有复杂动态特性,防滑刹车控制器的性能对飞机着陆的安全性具有重要作用。针对此问题,回顾了飞机防滑刹车系统的发展历程和主要控制方式,分析了飞机刹车系统的动态特性及影响刹车性能的主要因素。评述了基于数学模型的传统控制方法和基于模糊控制、神经网络等人工智能技术的智能控制方法在机轮防滑刹车控制中的研究与应用情况,并探索了当前防滑刹车控制方法研究中所面临和需要解决的关键问题,展望了未来控制系统的发展趋势。     

基于补偿神经网络的模糊飞机刹车控制系统研究

尽管飞机防滑刹车可以在保持可操纵性的同时优化刹车效率,但遇到不同路况时刹车性能却时常下降。为了在防滑的同时获得最大的刹车结合系数,该文提出了新的飞机防滑刹车控制律：基于补偿神经网络的模糊控制。控制器识别飞机和机轮的速度反馈,从而调整刹车力矩实现优化刹车。同时系统又可根据复杂的路况,通过补偿神经网络进行自优化。通过MATLAB、VC仿真得出滑移率跟踪曲线。结果表明刹车系统在适应不同路况时有很好的控制性能。     

基于干扰估计的非对称运动下飞机刹车系统模型预测控制

针对飞机在非对称运动下的双侧机轮协调控制问题, 提出一种基于滑模干扰估计的模型预测控制方法. 首先, 通过对飞机制动过程横纵方向力矩机理分析并分别考虑左右机轮对刹车性能的影响, 建立全面刻画系统动态的地面滑跑动力学模型. 在此基础上, 设计滑模观测器对侧风干扰进行实时估计, 利用补偿机制实现对侧风扰动的有效抑制. 此外, 提出基于前轮荷载状态门限特征和结合系数阈值范围特征的分析方法, 解决切换跑道环境辨识问题. 设计非线性模型预测算法, 实现飞机纵向防滑刹车和横向跑道纠偏的协调控制. 最后, 在侧风干扰、跑道切换以及不对称着陆等情况下进行仿真实验, 验证了所提出的控制策略能够有效提升刹车系统的防滑效率及纠偏性能.     

基于非线性干扰观测器的飞机全电刹车系统滑模控制设计

飞机防滑刹车具有典型的强非线性、强耦合和参数时变等特点, 并且跑道环境的干扰容易对飞机的地面滑跑性能造成不利影响. 本文提出了一种基于非线性干扰观测器的飞机全电防滑刹车系统滑模控制设计方法. 首先, 考虑了实际刹车不确定性干扰条件下的防滑刹车动力学建模问题, 通过对高阶非线性刹车系统进行反馈线性化处理, 简化了基于严格反馈的模型. 其次, 基于对主轮打滑原因的深入分析, 设计了非线性干扰观测器对干扰进行在线估计, 并在控制律设计中引入补偿部分. 通过构造递归结构的快速终端滑模控制器来跟踪实时变化的最佳滑移率并建立稳定性条件, 实现了飞机全电防滑刹车系统的有限时间快速稳定并有效抑制了主轮锁定打滑. 通过在不同跑道状态下进行模拟仿真, 验证了本文提出的飞机防滑刹车控制策略可以有效地提高刹车效率.     

基于滑模变结构的飞机防滑刹车控制器设计

以飞机全电刹车为研究背景,采用滑模变结构控制策略,设计刹车防滑控制策略,解决传统刹车效率低、机轮深度打滑、低速刹车性能差等问题.在控制策略中,以最佳滑移率为目标函数,设计滑模面,实现刹车防滑控制.由于滑模控制的强鲁棒性,可有效提高系统的抗干扰能力.仿真结果可知,滑移率控制在最佳滑移率附近,刹车效率高,可消除机轮深度打滑现象,防滑效果优良.     

基于F28335的飞机防滑刹车控制系统设计

采用数字信号处理器(TMS320F28335)和高精度线性频幅转换芯片(LM131)等集成芯片搭建了飞机防滑刹车系统的硬件电路,并采用基于跑道识别技术的PD+PBM复合控制算法,结合MATLAB代码自动生成技术进行软件设计。系统实现了机轮速度信号的采集、跑道辨识以及防滑控制等功能。为了验证系统设计方案的可行性,将防滑控制系统结合半物理仿真台进行仿真实验。实验结果表明,系统能够适应不同跑道状态,具有良好的防滑刹车性能。     

嵌入式飞机防滑刹车动态测试分析系统设计

针对飞机防滑刹车系统测试中无法进行动态跟踪而难以采取最优系统控制策略的问题,设计了一种用基于ARM嵌入式系统的飞机刹车动态测试分析系统;该系统通过对飞机刹车中的机轮及其刹车盘建立数学模型,利用ARM嵌入式技术进行算法移植,实现了刹车系统的模拟及其动态过程的测试分析,解决了飞机刹车模拟和动态测试系统的实时性管理的问题;工程试验结果表明该嵌入式动态测试系统,能有效地模拟刹车过程,并动态跟踪和分析飞机刹车参数的变化。     

垂直加载机轮刹车试验测试系统设计与实现

带有起落架的航空机轮刹车试验装置是模拟飞机正常起飞、着陆过程检验刹车性能的重要设备,试验中要求完成与刹车有关的多个物理量的采集分析及其数据处理;文章首先介绍了机轮刹车测试系统的组成原理,分析了刹车试验中关键参数多维力的测量与解耦,详细说明了测试软件的分层设计模型和测试功能的实现;应用实践证明,多维力的现场标定与使用,提高了测量精度,集数据采集、分析、处理一体化的虚拟仪器测试软件,实现了测试工作的自动化,大大提高了测试效率.     

飞机防滑刹车系统新型控制策略研究

飞机防滑刹车控制系统是重要的机载设备,对飞机的安全起飞和着陆有着重要作用.NASA研究数据表明,传统的PD+ PBM控制律在混合跑道刹车性能下降,且在低速段容易出现严重的打滑现象,导致系统刹车效率降低.对飞机防滑刹车系统的工作原理进行了分析,针对传统控制律的不足,提出了一种基于免疫PID的新型刹车控制策略.在计算机建立...     

Redhawk平台下飞机制动系统仿真研究

飞机制动系统的半物理仿真研究是提高飞机总体设计极为重要和有效的环节之一.以Redhawk并行仿真计算机为硬件平台,将刹车控制单元和液压模拟系统作为实物模型,在先进的SimulationWorkbench(SWB)仿真环境下对飞机制动系统进行了半物理仿真研究.经仿真测试,该仿真系统设计合理、有效,能够满足飞机防滑制动系统性能的要求.该系统对构建高性能飞机防滑制动系统的研究具有工程实际意义.     

基于Flash CS3的B737飞机起落架刹车系统模拟仿真

起落架刹车系统能在飞机着陆时配合扰流板与反推装置增大飞机的阻力,使之迅速减速,减小滑跑所需距离。运用Flash CS3软件对B737飞机液压动力刹车系统工作原理进行模拟仿真,用逐帧动画和补间动画两种方法将液压的流动方向以动画形式直观展现出来。详细分析了在人工刹车的工作方式下正常刹车、备用刹车和蓄压器刹车三种形式的工作过程。将两种仿真方法进行对比,结果表明:逐帧动画制作简单但表现形式欠佳,补间动画虽过程复杂但结果更加直观形象。针对B737飞机起落架刹车系统工作原理的动画模拟仿真,对刹车系统的学习、维修、研究和改进等具有一定的参考价值。     

无模型自适应控制在飞机防滑刹车中的应用

针对飞机防滑刹车系统的复杂性和非线性,在分析滑移率控制式飞机防滑刹车系统的工作原理基础上,提出了一种基于无模型自适应控制的飞机防滑刹车控制算法;该算法无需精确的动力学模型,直接利用输入输出信息实现飞机防滑刹车的最佳滑移率控制;仿真结果表明:采用无模自适应防滑刹车控制算法,在5s之内就能获得稳定的滑移率,为提高飞机刹车的效率提供了一条新的思路。