一种飞机防滑刹车控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103612750103612750A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310593409.4(22)申请日2013.11.20(71)申请人渭南高新区晨星专利技术咨询有限公司地址714000陕西省渭南市高新区利君首座10号2单元(72)发明人不公告发明人(51)Int.Cl.B64C25/46(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书10页说明书10页附图6页附图6页(54)发明名称一种飞机防滑刹车控制方法(57)摘要本发明涉及一种飞机防滑刹车控制方法，该飞机防滑刹车控制方法，借助跟踪微分器或者二阶滑模微分器的鲁棒抗干扰特性，构造出飞机减速率信号，用于滑移力计算，避免了对纵向动力学过程进行学习辨识；该方法无需假设刹车纵向力是均匀分布，可用于多轮刹车系统；此外，考虑到刹车系统的安全工作范围，对刹车压力进行约束，兼顾了防滑刹车效率和防抱死安全性，具有一定的先进性。CN103612750ACN1036275ACN103612750A权利要求书1/2页1.一种飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，通过神经网络在线学习飞机纵向动力学过程的刹车控制器设计方法；对机体动力学过程进行计算，增加了刹车处理器的负担；同时，通过自适应神经网络在线辨识可以估计纵向动力学参数并能保证和真实值收敛，但要获得足够高精度的估计值，需要足够的学习时间，是在初始阶段；解决方法是在实际控制设计时将其作为控制变量使用，在飞机着地后防滑刹车未工作时就可开始进行在线辨识，获得精度较高的纵向力曲线；该方法借助跟踪微分器或者二阶滑模微分器的鲁棒抗干扰特性，构造出飞机减速率信号，用于滑移力计算，避免了对纵向动力学过程进行学习辨识；该方法是对飞机的纵向动力学过程通过神经网络进行在线辨识，构建纵向滑移动力学过程，再通过自适应神经网络控制器，确保刹车系统能在存在垂直和纵向不确定情况下跟踪设定滑移率，考虑到刹车转矩输入存在物理约束，过大的刹车力矩不仅对刹车没有帮助，反而容易使系统陷入深度打滑；该方法是对控制输入进行约束处理，使控制器能在输入约束情形下学习不确定部分并跟踪设定滑移曲线；机轮侧滑摩擦力表示为FyN=FzNαNFyM=FzMαM(1)这里FzN和FzM分别表示来自主起落架的给机轮的垂直负载；αN和αM分别表示前轮和主机轮的侧滑角，通过如下表达式计算αN=δ-βNαM=-βM(2)这里假设飞机的偏航率r和侧滑角β可以保证在较小范围内，因此使得飞机地面操纵模型线性化；飞机的纵向运动方程表示为这里Fx表示纵向力之和，表示为Fx=Fxaero+FxD，这里Fxaero表示为纵向气动力FxD表示轮胎摩擦力之和，表示为FxD=FxML+FxMR+FyNsinδN这里FxML，FxMR分别表示为左右主起落架的轮胎摩擦力，FyN表示前轮的侧滑摩擦力；在实际刹车控制中，前轮可认为是自由转动，其摩擦力被看作是足够小可忽略；由于滚阻相比转矩产生的摩擦力很小，这里忽略滚阻，得到主机轮的轮胎动力学过程ω表示机轮角速度，J表示主机轮的主动惯量，r表示机轮半径，Tb表示刹车转矩输入，Fw表示轮胎和跑到路面的摩擦力，可分别表示为Fw=FzMμ(λ)(6)λ表示滑移率，滑移率定义为λ=(V-ωr)／Vx；这里V飞机机体速度，考虑飞机机体动力学过程定义滑移速度为vw=V-ωr，这里分段函数s(Vw)定义为2CN103612750A权利要求书2/2页考虑主机轮的轮胎动力学过程：这里ω表示机轮角速度，J表示主机轮的主动惯量，r表示机轮半径，Tb表示刹车转矩输入，Fw表示轮胎和跑到路面的摩擦力，可分别表示为Fw=FzMμ(λ)(9)这里λ表示滑移率，滑移率定义为λ=(Vx-ωr)／Vx；将λ对时间求导，得到如下关系ω=(vx／rw)(1-λ)，得到采用了一个简化的刹车模型，这个模型可表示为则纵向摩擦系数可表示为定义车轮和飞机机体速度间的速度差vw为vw=vx-ωrw(13)这里0≤vw≤v，将vw对时间求导可以得到这里函数关系s(Vw)定义为考虑方程---(10)，当λ=0，μ(λ)=0，Tb=0时，车轮自由转动，此时所以需要加入额外的约束条件；本方法中采用vw-动态过程来代替λ-动态过程来保证控制状态的鲁棒性；最后，在刹车系统设计以及控制设计中，让刹车系统设定工作在摩擦系数上升段，确保刹车效率和飞机系统安全。3CN103612750A说明书1/10页一种飞机防滑刹车控制方法技术领域[0001]本发明涉及的一种飞机防滑刹车控制方法，属于刹车的自动控制技术领域。背景技术[0002]起落架-刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统，其功能是承受飞机的静态重量、动态冲击载荷以及吸收飞机着陆时