飞机全电刹车控制系统的研究与设计.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
飞机全电刹车控制系统的研究与设计
姓名:李化良
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:林辉
20060301
摘要机构和数字控制器的基本构成,讨论了机电作动机构的核心——无刷直流电机的实验证明,系统具有良好的动态性能,可以快速、准确地跟踪期望刹车推力。全电刹车系统是多电飞机中重要的子系统,它以机电作动机构代替液压作动机构、以数字式刹车控制器代替模拟式液压控制盒,大大提高了刹车系统的整体性能。论文根据全电刹车系统的工作原理,提出了一种基于的全电刹车数字控制系统,详细阐述了其软硬件设计,并且对测试结果进行了分析。论文首先简要地阐述了滑移率式防滑控制策略的基本原理,介绍了机电作动工作原理和控制方法。飞机刹车过程是一个非线性时变系统,通过对刹车过程进行动力学数学建模,分析了刹车过程中存在的非线性因素和时变特性,提出了以滑移率为控制目标的参数模糊自整定刂扑惴ǎ抡姹砻髡庵挚刂扑惴ǹ以大大提高刹车系统的性能。论文详尽地阐述了以:诵牡目刂器硬件构成,充分地利用诓孔试床⒏ㄒ酝馕У鏐餐构成了速度检测、电流反馈、过流保护、串口通信等功能电路,利用实现无刷直流电机的转子位置信号等逻辑信号的处理,以为中心构成了三相全桥电路实现无刷直流电机的高效驱动。在控制算法上采用三环控制策略,并对传统的法作了改进,其中滑移率闭环采用参数模糊自整定惴ǎ鼗凡捎迷谘紧和松刹时采用不同参数的惴ǎ缌骰凡捎肞鹘谒惴ā全电刹车系统与飞机半物理仿真模型的联调表明,控制系统的硬件设计和程序设计工作可靠,刹车时间短,实现了刹车系统的控制要求。关键词:全电刹车机电作动机构直流无刷电动机滑移率参数模糊自调整四工业大学硕宦畚摘要
甌甌..甒,琣西北工业人学硕十学位论文、Ⅳ瑃嬲,,·瑃.,琧瑂瓽、Ⅳ瓵琤甶篍
第一章绪论课题研究背景年前出现的电刹车系统是一种新的刹车模式,由于具有很多现有液压刹可靠性及可维护性的要求,对液压刹车系统而言,目前有着难以逾越的障碍。电全出刹车系统相对于传统液压刹车系统具有诸多优点机电作动机构取子技术及计算机技术的发展,电刹车系统的实现已经成为可能。飞机刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统,其作用是承载飞机的静态重量、动态冲击载荷以及吸收飞机着陆时的动能,实现飞机的起飞、着陆、滑行、转弯的制动和控制。飞机刹车系统的性能直接影响到飞机的安全升空、安全返航和快速反应,进而影响飞机的整体性能。车系统所不具备的优点,它将对未来多电飞机刹车系统的发展起到举足轻重的作用。飞机的刹车系统一直使用液压装置,从机械防滑刹车系统、电子防滑刹车系统到数字防滑刹车系统,刹车效率不断提高。但面对进一步提高系统的安全性、刹车系统的出现为解决这些问题开辟了一个新领域,它彻底改变了液压刹车的操纵形式,实现了电子控制全电刹车的新模式。代液压作动机构,避免液压油泄漏、燃烧的危险,提高了安全性,同时减轻了飞机的重量;增加刹车力矩反馈控制,显著改善防滑性能,延长轮胎和刹车装置的使用寿命;系统的模块化和实时检测功能使飞机更易于维修,提高飞机的生存能力;电刹车系统的刹车作动频率高于液压刹车系统的刹车作动频率,刹车效率也高于液压刹车系统的刹车效率。因此,研制全电刹车系统使之取代现有的液压刹车系统是历史必然。当然,这对飞机设计师而言是一个极大的挑战。随着电力电在近二十年中,许多国家对全电刹车进行了研究,美国已经将全电刹车应用在ⅰ叭蛴ァ钡刃秃派希诠诙缘缟渤迪低车难芯坎鸥崭掌鸩剑肫渌国家的差距较大。因此,加紧研究全电刹车系统的关键技术,对实施我国多电飞机计划以及提高国产飞机性能、与国际同行业先进技术接轨、发展我国的国防事业具有深远的历史意义。本课题正是为此立项的国家“十五”航空支撑技术预研项目,是工程应用型课题。西北荡笱渡涎宦畚第一帝绪论
飞机全电刹车系统的发展和现状课题研究过程中的主要工作成功通过了实验室硬件和动态测试仪测试。年公布了将卧似应用于军用飞年,,开始进行电刹车研究的合作,研制并成功测试了一台电刹车样件,这是飞机电刹车系统研制的首次尝试,翻开了电刹车系统研制的第一页。期间进行了甒踩ǚ尚凶矢癫馐浴⒒鼗胁馐浴⒆>乜刂频缏凡馐浴⒍馐及正常减速刹停、转矩测量刹停、防滑刹停、开/关响应刹停、能量过载减速、起飞强制终止等一系列测试,测试结果基本满足设计的性能指标要求。当时由于在机载测试时出现了强烈的起落架走步现象,因而没能在飞机上进行试验。但是惯性台试验结果表明,电刹车系统的刹车效率优于液压刹车系统的效率。在攻击机的经验基础上,一些关键技术,如系统控制、系统效率、起落架稳定性等相继被突破。随后,美国空军继续推行其全电刹车计划,防滑控制盒由研制,刹车装置由硕刂乒靖涸鹛峁蟮拦尽钟刹车公司也参与了批项计划。