BRPI0900290B1 - método para controlar um freio eletromecânico para uma roda de veículo, e, aparelho para implementar o método - Google Patents

método para controlar um freio eletromecânico para uma roda de veículo, e, aparelho para implementar o método Download PDF

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Abstract

método para controlar um freio eletromecânico para uma roda de veículo, e, aparelho para implementar o método. a invenção relaciona-se a um método para controlar um freio eletromecânico para uma roda de veículo, o freio incluindo um atuador provido com um impulsor que é atuado por um motor elétrico e que é adaptado para exercer uma força de frenagem seletivamente em elementos de fricção em resposta a um ponto de ajuste de atuação, o método incluindo as etapas seguintes: de um ponto de ajuste de frenagem (<sym>), determinar um ponto de ajuste de posição nominal (<sym>) para o atuador de freio; de dito ponto de ajuste de frenagem (<sym>), estimar uma corrente de referência (i*) que deve normalmente estar fluindo no motor do atuador para aplicar uma força igual ao ponto de ajuste de frenagem; comparar a corrente de referência (i*) com uma corrente (<sym>) fluindo realmente no motor do atuador, e deduzir uma correção de posição (x~ corr~); e adicionar a correção de posição ao ponto de ajuste de posição nominal.

Description

“MÉTODO PARA CONTROLAR UM FREIO ELETROMECÂNICO PARA UMA RODA DE VEÍCULO, E, APARELHO PARA IMPLEMENTAR O MÉTODO” [0001] A invenção relaciona-se a um método para controlar um freio de veículo com compensação para expansão.
FUNDAMENTO DA INVENÇÃO [0002] Os sistemas de frenagem para rodas de veículo incluem atuadores de frenagem (que podem ser hidráulicos ou mecânicos) para aplicar uma força em elementos de fricção para o propósito de gerar uma torque de frenagem tendendo a desacelerar o veículo.
[0003] A maioria dos sistemas de controle de frenagem conhecidos em aviação fazem uso de um ponto de ajuste que é convertido tanto em uma pressão para freios hidráulicos, ou, para freios tendo atuadores eletromecânicos, em uma força a ser aplicada pelo impulsor ou em um movimento para ser executado pelo impulsor.
[0004] Com freios eletromecânicos, controlar atuadores em posição surge um problema particular associado com possível expansão dos componentes do freio durante frenagem. Durante frenagem de alta intensidade, por exemplo, freando um avião completamente carregado depois de abortar decolagem, o calor emitido pelos elementos de fricção do freio é muito grande e corre o risco de fazer o tubo de torção no qual os elementos de fricção estão montados se expandir, que pode ter o efeito de reduzir o nível de força que é exercida para uma dada posição do impulsor do atuador.
[0005] Em particular, ao usar um freio com elementos de fricção de carbono, a expansão dos próprios elementos de fricção é muito pequena comparada com a expansão do tubo de torção de metal no qual os elementos de fricção estão colocados, que pode conduzir, no caso de uma quantidade muito grande de calor sendo gerada, a uma queda na força de frenagem para uma dada posição dos impulsores dos atuadores.
OBJETIVO DA INVENÇÃO [0006] Um objetivo da invenção é controlar um freio em posição de uma maneira que sirva para atenuar os efeitos potenciais de expansão.
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2/6
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0007] A fim de executar a invenção, é provido um método para controlar um freio de veículo adaptado para exercer uma força de frenagem em resposta a um ponto de ajuste de força, o freio incluindo pelo menos um atuador de frenagem eletromecânico tendo um motor elétrico atuando um impulsor que é móvel em registro com elementos de fricção, o método incluindo as etapas seguintes:
• estimar um ponto de ajuste de posição nominal para o impulsor na base do ponto de ajuste de força; e em paralelo:
• estimar uma corrente de referência que fluiria no motor elétrico em uma dada situação de referência a fim de exercer uma força igual ao ponto de ajuste de força;
• comparar a corrente de referência com a corrente fluindo realmente no motor, e se a corrente fluindo no motor for menos do que a corrente de referência, deduzir uma correção de posição de dita comparação; e • adicionar a correção de posição ao ponto de ajuste de posição nominal.
[0008] Assim, se a corrente fluindo no motor for menos que a corrente de referência, isso significa que embora o impulsor tenha sido levado a uma posição correspondendo ao ponto de ajuste de posição nominal, o impulsor está exercendo uma força menor que a força é suposta estar aplicando. Isto pode acontecer se expansão alongou o tubo de torção tal que o modelo usado para deduzir o ponto de ajuste de posição nominal do ponto de ajuste de força já não é mais representativo. Sob tais circunstâncias, uma correção de posição é determinada que é adicionada ao ponto de ajuste de posição nominal para o propósito de aumentar a força aplicada realmente pelo impulsor nos elementos de fricção.
BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO [0009] A invenção pode ser entendida melhor à luz da descrição seguinte com referência à figura única constituindo um diagrama de bloco de uma implementação particular do método da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
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3/6 [0010] A invenção é descrita abaixo na aplicação a um freio de aeronave do tipo tendo atuadores eletromecânicos controlados em movimento. Um computador (não mostrado) gera um ponto de ajuste de frenagem F. Este ponto de ajuste é corrigido a alta freqüência por um sistema de proteção anti-bloqueio que verifica continuamente a taxa de deslizamento da roda para detectar qualquer começo de travamento de roda e conseqüentemente diminuir o ponto de ajuste de frenagem F para evitar o travamento de roda.
[0011] De maneira conhecida, um conversor 1 transforma o ponto de ajuste de frenagem F em um ponto de ajuste de posição nominal x para o impulsor do atuador, aqui usando um modelo não linear. A ponto de ajuste de posição nominal x é calculado a uma alta freqüência de cálculo compatível com a velocidade operacional da proteção de anti-bloqueio, tal que o ponto de ajuste de posição nominal x considere simultaneamente componentes de baixa freqüência e componentes de alta freqüência no ponto de ajuste de frenagem F.
[0012] Na invenção, uma correção de posição xcorr é calculada, que é adicionada por meio de um circuito somador ao ponto de ajuste de posição nominal x a fim de obter o ponto de ajuste de posição nominal corrigido x corr = x +xcorr. Esta correção de posição xcorr é executada à baixa freqüência e considera uma diferença entre uma corrente fluindo realmente no motor do atuador e uma corrente de referência estimada da maneira descrita abaixo.
[0013] Inicialmente, uma corrente de referência i* atual é estimada, que é a corrente que fluiria no motor elétrico do atuador para fazer o impulsor aplicar uma força igual ao ponto de ajuste de força F em uma dada situação de referência.
[0014] Mais precisamente, é conhecido que a força exercida pelo impulsor no elemento de fricção é dada pela equação governando a dinâmica de rotação de motor:
F = r-D(K.i - C. - σ,.Ω - ;Ω
Onde Ω é a velocidade de rotação do motor, J é a inércia do atuador
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4/6 como transferido ao eixo do motor, K é um coeficiente de proporcionalidade, i é a corrente fluindo no motor, Cs é o torque de fricção sólida, Cv é o coeficiente de torque de fricção viscosa, F é a força exercida pelo impulsor nos elementos de fricção, r é uma relação por meio de que o movimento em rotação do motor é transformado em movimento em translação do impulsor, e η é a eficiência da conexão entre o motor e o impulsor.
[0015] Em uma situação de referência na qual o atuador está sob condições estáveis (tanto estacionária, ou então a uma baixa velocidade constante), o termo de aceleração é pequeno, e os termos de fricção sólida e fricção viscosa são desprezíveis comparados com as forças envolvidas. Além disso, a eficiência η é estável. Quando o atuador está na situação de referência, é portanto possível, com pequeno erro, estimar que a força exercida pelo impulsor está relacionada à corrente fluindo no motor do atuador pela relação seguinte:
F - r.n.K.i [0016] Assim, se o atuador estiver em uma tal situação de referência, exercendo uma força igual ao ponto de ajuste de força F requerería uma corrente de referência i* dada por:
i* =
Γ.η.Κ fluir no motor do atuador.
[0017] Esta situação de referência é encontrada freqüentemente na prática quando o freio está em operação. Corresponde em particular ao impulsor aplicar uma força nos discos, contanto que não haja há nenhuma correção súbita devido à proteção anti-bloqueio.
[0018] No diagrama da figura, a corrente de referência i* é calculada por meio de um multiplicador 2 de ganho K2 dado por:
K2 =
Γ,η.Κ [0019] A corrente de referência i* é liberada à entrada positiva de um comparador 3 tendo sua entrada negativa recebendo uma medição da corrente i que
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5/6 está fluindo realmente no motor elétrico do atuador.
[0020] A saída Ai do comparador 3 é liberada a um circuito saturador 4 que satura esta saída entre 0 e um valor de saturação máximo Aimax assim para produzir uma diferença calibrada Aisat· A saída é então liberada a um integrador 5 e finalmente a um multiplicador 6 de ganho K3 que transforma a saída do integrador 5 na correção de posição xcorr, qual correção é adicionada ao ponto de ajuste de posição nominal x .
[0021] Por causa da ação do circuito saturador 4, a correção de posição xcorr só aumenta se a corrente i fluindo no atuador for menos que a corrente de referência i, isto é, se a força aplicada for claramente menos que aquela que deveria ser.
[0022] Na prática, condições nas quais uma tal correção é provável ocorrer são condições de frenagem que geram uma grande quantidade de calor, conduzindo ao tubo de torção do freio se expandir, e por esse meio dando origem a uma diminuição indesejada na força aplicada. Isto é assim frenagem de intensidade muito grande. Sob tais circunstâncias, e quando o impulsor entra em contato com os discos, é legítimo assumir que o freio está na situação de referência em que é fácil estimar a corrente de referência i* que deve estar fluindo no motor elétrico se o atuador estivesse aplicando a força pedida. Se a corrente medida i for menos que a corrente de referência i*, então o modelo não linear em uso no conversor 1 para calcular o ponto de ajuste de posição nominal x do ponto de ajuste de força F não é mais representativo do estado do freio, como pode ocorrer quando uma grande quantidade de calor é gerada, por esse meio conduzindo a níveis de expansão que são difíceis de medir ou modelar. A correção formada pela invenção assim serve para compensar o descasamento entre o modelo não linear e condições de frenagem.
[0023] De acordo com um aspecto particular da invenção, um membro de neutralização 7 verifica continuamente se as condições operacionais do atuador são realmente compatíveis com a situação de referência para a qual o cálculo da corrente de referência é representativo de uma corrente real fluindo no atuador. Se as condições operacionais do atuador forem tais que o cálculo não é representativo
Petição 870180147073, de 01/11/2018, pág. 11/17
6/6 (por exemplo durante um estágio de aceleração súbita do impulsor devido a uma correção do dispositivo de proteção de anti-deslizamento), o membro de neutralização 7 libera saída zero tal que a diferença Ai seja sempre negativa. O saturador 4 assim libera uma diferença calibrada Aisat que é zero, assim o integrador 5 permanece inalterado a seu então valor atual. Assim, a correção de posição é desativada para condições operacionais do atuador nas quais a corrente estimada i* não é representativa de uma corrente fluindo no motor elétrico do atuador. Na prática, o membro de proteção leva em conta parâmetros operacionais tais como a posição e velocidade do impulsor, e a corrente i fluindo realmente no motor, afim de determinar se ou não o atuador está na situação de referência.
[0024] Preferivelmente, provisão é feita para a correção de posição ser reajustada a zero, por exemplo toda vez que contato é detectado entre o impulsor e os discos como resultado do impulsor do atuador engatando nos discos.
[0025] A invenção não está limitada à descrição anterior, e pelo contrário cobre qualquer variante vindo dentro do âmbito definido pelas reivindicações.
[0026] Em particular, embora seja declarado que a corrente de referência é determinada diretamente do ponto de ajuste de força de frenagem por meio de um multiplicador simples 2, a corrente poderia ser determinada de maneira mais sofisticada, por exemplo levando em conta um valor para a eficiência η da conexão que poderia diferir dependendo do sinal da velocidade de rotação do motor, e até mesmo de maneira mais sofisticada, usando um modelo calibrado do tipo seguinte:
i* = — {F + Cs + Cv-Ω}
K τη provendo valores para Cs e Cv que foram previamente calibrados. Sob tais circunstâncias, a situação de referência cobre quase todas as situações operacionais práticas do atuador, à parte de acelerações muito súbitas nas quais o termo de aceleração já não pode mais ser ignorado.

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para controlar um freio eletromecânico para uma roda de veículo, o freio incluindo um atuador provido com um impulsor que é atuado por um motor elétrico e que é adaptado para exercer uma força de frenagem seletivamente em elementos de fricção em resposta a um ponto de ajuste de atuação, em que de um ponto de ajuste de frenagem (F ),um ponto de ajuste de posição nominal (X) para o atuador de freio é determinado; o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas seguintes:
    de dito ponto de ajuste de frenagem (F), estimar uma corrente referência (i*) que deve normalmente estar fluindo no motor do atuador para aplicar uma força igual ao ponto de ajuste de frenagem;
    comparar a corrente de referência (i*) com uma corrente (i) fluindo realmente no motor do atuador, e deduzir uma correção de posição (xcorr); e adicionar a correção de posição ao ponto de ajuste de posição nominal (X).
  2. 2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, desde que a correção de posição só pode aumentar, o aumento só acontece se a corrente (i) fluindo no motor do atuador for menos que a corrente de referência (i*).
  3. 3. Método de acordo com reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a diferença entre a corrente de referência (i*) e a corrente (i) fluindo no motor do atuador é saturada a um valor máximo (Dimax) se a diferença exceder dito valor máximo.
  4. 4. Método de acordo com reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a diferença calibrada (Aisat) é integrada.
  5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a correção é neutralizada se for detectado que o atuador está em uma situação que faz o cálculo da corrente de referência (i*) não representativo de uma real corrente fluindo no motor do atuador.
  6. 6. Método de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que neutralizar a correção bloqueia o valor da correção de posição a seu valor então
    Petição 870190039540, de 26/04/2019, pág. 6/9
    2/2 atual.
  7. 7. Aparelho para implementar o método como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender:
    uma entrada para receber um ponto de ajuste de frenagem (F);
    uma entrada para receber uma medição da corrente (i) fluindo no motor do atuador;
    meio de cálculo responsivo ao ponto de ajuste de frenagem (F) para calcular um ponto de ajuste de posição nominal (X) para o impulsor do atuador;
    meio de cálculo responsivo ao ponto de ajuste de frenagem (F) e à corrente (i) fluindo no motor do atuador para calcular uma correção de posição (xcorr); e uma saída liberando a soma do ponto de ajuste de atuação nominal mais a correção de posição.
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