本發(fā)明涉及飛機(jī)機(jī)輪剎車，具體是一種飛機(jī)機(jī)輪剎車差動轉(zhuǎn)彎的控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)輪剎車系統(tǒng)是飛機(jī)的最重要的系統(tǒng)之一，在飛機(jī)的起飛和著陸過程中起著重要的作用。機(jī)輪剎車系統(tǒng)主要通過控制剎車閥輸出相應(yīng)剎車壓力到主機(jī)輪，實(shí)現(xiàn)對主機(jī)輪速度的控制。

2、在公開號為cn105117524a發(fā)明中公開了一種采用差動剎車控制飛機(jī)轉(zhuǎn)彎過程的動態(tài)仿真方法。該發(fā)明中通過利用仿真軟件計(jì)算了飛機(jī)轉(zhuǎn)彎過程中的轉(zhuǎn)彎角度，以及前輪和主輪所受的地面?zhèn)认蛄Γ瑢Σ顒愚D(zhuǎn)彎的控制能力進(jìn)行了設(shè)計(jì)。但是該發(fā)明中仍然是通過飛行員操縱左右腳蹬人工實(shí)現(xiàn)差動轉(zhuǎn)彎的控制，存在人為的偏差以及操縱時(shí)間較長。

3、在公開號為cn202110983914.4發(fā)明中公開了一種面向前輪非零位的著陸滑跑前輪糾偏控制方法及系統(tǒng)。該發(fā)明中接收側(cè)偏距和航向角，使用主輪剎車糾偏控制方法求解得到差動剎車給定量，并基于所述差動剎車給定量對左右剎車執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；接收前輪前饋補(bǔ)償量、側(cè)偏距和航向角，使用前輪糾偏控制方法求解得到前輪角度給定量，并基于所述前輪角度給定量對前輪轉(zhuǎn)彎裝置進(jìn)行控制。但是該發(fā)明中為無人機(jī)方案，未涉及到飛行員自身剎車意愿，未考慮腳蹬剎車壓力的反饋。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有機(jī)輪剎車系統(tǒng)的自動糾偏以及自動差動轉(zhuǎn)彎功能，當(dāng)飛機(jī)偏航時(shí)，飛行員通過操縱方向舵或者左右腳蹬使左右機(jī)輪輸出不同剎車壓力實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的糾偏，在飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)，飛行員通過前機(jī)輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，但是左右主機(jī)輪沒有與前機(jī)輪轉(zhuǎn)彎角度匹配，造成了轉(zhuǎn)彎的助理，因此有必要提供一種自動的糾偏以及自動的差動轉(zhuǎn)彎，已實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)輪剎車的自動糾偏以及自動差動轉(zhuǎn)彎的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中沒有自動糾偏的功能，也不具備在飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)自動控制左機(jī)輪主動轉(zhuǎn)彎功能和右機(jī)輪主動轉(zhuǎn)彎功能的不足，本發(fā)明提出了一種飛機(jī)機(jī)輪剎車差動轉(zhuǎn)彎的控制系統(tǒng)和控制方法。

2、本發(fā)明提出的飛機(jī)機(jī)輪剎車差動轉(zhuǎn)彎的控制系統(tǒng)包括左腳蹬傳感器、右腳蹬傳感器、前輪速度傳感器、差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)、轉(zhuǎn)彎角度傳感器、剎車控制器、轉(zhuǎn)彎控制器、前輪轉(zhuǎn)彎執(zhí)行機(jī)構(gòu)、右跑道距離檢測傳感器、右機(jī)輪速度傳感器、右機(jī)輪、右剎車控制閥、左剎車控制閥、左機(jī)輪、左機(jī)輪速度傳感器和左跑道距離檢測傳感器。

3、其中：左腳蹬傳感器的輸出端與剎車控制器的第一輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供左腳蹬的指令；右腳蹬傳感器的輸出端與剎車控制器的第二輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供右腳蹬的指令；前輪速度傳感器的輸出端與剎車控制器的第三輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供前機(jī)輪速度；差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)的輸出端與剎車控制器的第四輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供開關(guān)指令；轉(zhuǎn)彎角度傳感器的輸出端與剎車控制器的第五輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供飛機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎角度；前輪轉(zhuǎn)彎執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端與轉(zhuǎn)彎控制器的第一輸出端電器聯(lián)通，為前輪轉(zhuǎn)彎執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供轉(zhuǎn)彎控制指令；轉(zhuǎn)彎控制器的第二輸出端與剎車控制器的第六輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供轉(zhuǎn)彎角度指令；

4、剎車控制器的第一輸出端與右剎車控制閥的第一輸入端電氣聯(lián)通，為右剎車控制閥提供剎車壓力指令；右機(jī)輪的輸入端與右剎車控制閥的輸出端通過液壓管路聯(lián)通，為右機(jī)輪提供液壓壓力；右機(jī)輪速度傳感器的輸出端與剎車控制器的第七輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供右機(jī)輪速度；左機(jī)輪的輸入端與左剎車控制閥的輸出端通過液壓管路聯(lián)通，左剎車控制閥為左機(jī)輪提供液壓壓力；左機(jī)輪速度傳感器的輸出端與剎車控制器的第八輸入端電氣聯(lián)通，為剎車控制器提供左機(jī)輪速度；左剎車控制閥的輸入端與剎車控制器的第二輸入端電氣聯(lián)通，通過剎車控制器為左剎車控制閥提供剎車壓力指令；左跑道距離檢測傳感器的輸出端與剎車控制器的第九輸入端電氣聯(lián)通，左跑道距離檢測傳感器為剎車控制器提供飛機(jī)距離跑道左側(cè)的距離；右跑道距離檢測傳感器的輸出端與剎車控制器的第十輸入端電氣聯(lián)通，右跑道距離檢測傳感器為剎車控制器提供飛機(jī)距離跑道右側(cè)的距離。

5、本發(fā)明提出的所述飛機(jī)機(jī)輪剎車差動轉(zhuǎn)彎的控制過程是：

6、步驟一、判斷是否激活差動轉(zhuǎn)彎；

7、剎車控制器接收差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)的打開/關(guān)閉信號。

8、當(dāng)差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)處于關(guān)閉時(shí)，剎車控制器接收差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)的關(guān)閉信號，不激活差動轉(zhuǎn)彎；當(dāng)差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)處于打開時(shí)，剎車控制器接收差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)的打開信號，激活差動轉(zhuǎn)彎。同時(shí)，剎車控制器接收轉(zhuǎn)彎控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)彎角度信號。

9、當(dāng)所示剎車控制器接收的轉(zhuǎn)彎角度信號為0時(shí)，則執(zhí)行步驟二；當(dāng)轉(zhuǎn)彎角度信號≠0時(shí)，則執(zhí)行步驟四。

10、步驟二、判斷飛機(jī)是否偏航；

11、剎車控制器通過左跑道距離檢測傳感器檢測飛機(jī)距離跑道左邊緣的距離sl，通過右跑道距離檢測傳感器檢測飛機(jī)距離跑道右邊緣的距離sr。通過公式(1)和(2)判斷飛機(jī)是否偏航：

12、sl-sr≥δsc????????????????????????????????????????????(1)

13、sl-sr≤-δsc???????????????????????????????????????????(2)

14、式中，sl為飛機(jī)距離跑道左邊緣的距離；sr為飛機(jī)距離跑道右邊緣的距離；δsc為飛機(jī)偏航距離容差。

15、判斷飛機(jī)是否偏航時(shí)，如果sl-sr滿足公式(1)或者公式(2)，則確定飛機(jī)偏航，執(zhí)行步驟三；如果sl-sr不能同時(shí)滿足公式(1)和公式(2)，則確定飛機(jī)未偏航，執(zhí)行步驟一。

16、步驟三、實(shí)施差動糾偏；

17、通過剎車壓力實(shí)施差動糾偏。具體是：

18、剎車控制器接收左腳蹬傳感器檢測到的左腳蹬剎車指令pl；剎車控制器接收右腳蹬傳感器檢測到的右腳蹬剎車指令pr。

19、通過公式(3)和公式(4)判斷左機(jī)輪和右機(jī)輪是否有腳蹬剎車指令壓力。

20、pl≥pc?????????????????????????????????????????(3)

21、pr≥pc?????????????????????????????????????????(4)

22、式中，pl為左腳蹬剎車指令壓力；pr為右腳蹬剎車指令壓力；pc為腳蹬剎車壓力門限值。

23、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(1)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pc。

24、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr不滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(1)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

25、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(2)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pc，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

26、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr不滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(2)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pc，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

27、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl不滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(1)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pc。

28、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl不滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr不滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(1)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

29、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl不滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(2)時(shí)，那剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

30、當(dāng)左腳蹬剎車指令壓力pl不滿足公式(3)、右腳蹬剎車指令壓力pr不滿足公式(4)，并且步驟二中(sl-sr)滿足公式(2)時(shí)，剎車控制器控制左剎車控制閥輸出剎車壓力pl，剎車控制器控制右剎車控制閥輸出剎車壓力為pr。

31、步驟四、判斷是否實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎：

32、剎車控制器接收地速信號va；剎車控制器接收前機(jī)輪速度傳感器檢測到的前機(jī)輪速度vn。

33、通過公式(5)和(6)判斷是否滿足實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎條件:

34、|va-vn|≤vc??????????????????????????????????????(5)

35、

36、式中，va為地速信號，vn為前機(jī)輪速度，vc為飛機(jī)速度容差，vb為差動轉(zhuǎn)彎激活速度門限值。

37、如果va和vn同時(shí)滿足公式(5)和公式(6)，則確定實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎，執(zhí)行步驟五；如果va和vn不滿足公式(5)或者公式(6)，則確定不實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎，執(zhí)行步驟二。

38、所述飛機(jī)速度容差vc為8km/h，差動轉(zhuǎn)彎門限值vb為50km/h。

39、步驟五、實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎；

40、通過計(jì)算剎車壓力實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎。具體是，剎車控制器分別接收轉(zhuǎn)彎控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)彎角度指令αc和轉(zhuǎn)彎角度傳感器發(fā)送的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎角度αd。

41、步驟5中在實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎時(shí)：

42、當(dāng)飛機(jī)向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左機(jī)輪的輪速小于右機(jī)輪；當(dāng)飛機(jī)向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，則右機(jī)輪輪速小于左機(jī)輪。

43、如果轉(zhuǎn)彎指令角度αc≥實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎角度αd，則通過公式(7)計(jì)算較小輪速機(jī)輪的速度。

44、

45、若轉(zhuǎn)彎指令角度αc＜實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎角度αd，則通過公式(8)計(jì)算較小輪速機(jī)輪的速度。

46、

47、式(7)和(8)中，a為飛機(jī)前機(jī)輪輪軸中心至主機(jī)輪輪軸中心的距離；b為主機(jī)輪到飛機(jī)重心的橫向距離；va為地速信號；αc為轉(zhuǎn)彎角度指令；αd為實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎角度；vl/r為較小輪速機(jī)輪的速度。

48、當(dāng)檢測到低速機(jī)輪的速度＜vl/r+δvt時(shí)，剎車控制器控制低速機(jī)輪的剎車控制閥輸出剎車壓力0；δvt是較小輪速機(jī)輪的速度容差。

49、步驟六、判斷是否實(shí)施腳蹬剎車；

50、所述剎車控制器分別接收左側(cè)腳蹬傳感器檢測到的左腳蹬剎車指令壓力pl和右側(cè)腳蹬傳感器檢測的右腳蹬剎車指令壓力pr。

51、通過公式(9)判斷是否實(shí)施腳蹬剎車。

52、max(pl,pr)≥pp????????????????????????????????????(9)

53、式中，pl為左腳蹬剎車指令壓力，pr為右腳蹬剎車指令壓力，pp為腳蹬踩下壓力門限值。

54、判斷是否實(shí)施腳蹬剎車時(shí)，若左腳蹬剎車指令壓力pl和右腳蹬剎車指令壓力pr均滿足公式(9)，則確定實(shí)施腳蹬剎車；反之，重復(fù)步驟5，繼續(xù)實(shí)施差動轉(zhuǎn)彎，直至滿足公式(9)，確定實(shí)施腳蹬剎車。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

56、本發(fā)明與剎車系統(tǒng)進(jìn)行集成，增加了差動轉(zhuǎn)彎開關(guān)，根據(jù)跑道距離檢測傳感器判斷飛機(jī)是否偏航，根據(jù)轉(zhuǎn)彎指令通過左右機(jī)輪速度控制實(shí)現(xiàn)差動輔助轉(zhuǎn)彎功能，用以自動的實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在地面時(shí)的差動轉(zhuǎn)彎以及糾偏工作。當(dāng)飛機(jī)在地面時(shí)，能夠自動檢測飛機(jī)是否偏航，自動實(shí)施差動糾偏，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)的自動糾偏，降低了飛機(jī)沖出跑道的概率，提升了飛機(jī)的安全性，飛機(jī)偏航?jīng)_出跑道的的概率降低百分之十一，并且在飛機(jī)實(shí)施轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)彎指令和轉(zhuǎn)彎的實(shí)時(shí)角度，控制左右機(jī)輪速度，減小飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)的阻力，使主機(jī)輪協(xié)助轉(zhuǎn)彎，實(shí)現(xiàn)了自動差動轉(zhuǎn)彎的功能，降低了飛機(jī)偏航的風(fēng)險(xiǎn)，降低了飛機(jī)沖出跑道的概率3％，提高了飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎效率，飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎效率提升了12％，節(jié)省了飛行員的操縱時(shí)間以及反應(yīng)時(shí)間，減輕了飛行員的工作負(fù)擔(dān)。