CN101519121A - 带有膨胀补偿的控制运输工具制动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制运输工具轮子的机电制动器的方法，该制动器包括设有推动器的致动器，该推动器由电动机致动并适于响应致动设定点在摩擦元件上有选择地施加制动力，该方法包括以下步骤：从制动设定点(

)确定制动器致动器的标称位置设定点(

)；从所述制动设定点(

)估算为施加等于制动设定点的力而通常应该在致动器电动机中流过的基准电流(i^*)；将基准电流(i^*)与实际在致动器电动机中流过的电流(i)作比较，并推导出位置修正量(x_修正)；以及将位置修正量加到标称位置设定点中。

Description

带有膨胀补偿的控制运输工具制动器的方法

技术领域

本发明涉及带有膨胀补偿的控制运输工具制动器的方法。

背景技术

用于运输工具轮子的制动系统包括制动致动器(可以是液压或者机械的)，该制动致动器在摩擦元件上施加力以产生使运输工具减速下来的制动转矩。

在航空领域已知的大多数制动控制系统利用一设定点，该设定点对于液压制动器转换成压力，或者对于具有机电致动器的制动器则转换成由推压器施加的力或由推压器执行的移动。

当采用机电致动器时，控制制动器的位置会引起与制动器的部件在制动过程中可能的膨胀相关的具体问题。在高强度的制动中，例如在紧急中断起飞之后对满载的飞机进行制动时，制动器的摩擦元件所放出的热量很大且有致使其上装有摩擦元件的扭管膨胀的危险，这就会产生对于致动器推压器的给定位置所施加的力水平降低的后果。

特别是，当使用具有碳质摩擦元件的制动器时，摩擦元件自身的膨胀与其上放置这些摩擦元件的金属扭管的膨胀相比非常小，在有很大量的热量放出的情况下，这可能导致对于致动器推压器的给定位置制动力下降。

发明目的

本发明的目的是以降低可能有的膨胀作用的方式来控制制动器的位置。

发明内容

为了实施本发明，提供一种控制运输工具制动器的方法，该制动器适于响应致动设定点施加制动力，该制动器包括至少一个机电制动器致动器，该致动器具有致动推压器的电动机，该推压器可与摩擦元件相互对准地移动，该方法包括以下步骤：

·基于力设定点估算用于推压器的标称位置设定点；并且并行地

·估算在给定的基准状况下为施加等于力设定点的力而要在电动机中流过的基准电流；

·将基准电流与在电动机中实际流过的电流作比较，并且如果电动机中流过的电流小于基准电力，则从所述比较推导出位置修正量；以及

·将位置修正量加到标称位置设定点中。

因此，如果在电动机中流过的电流小于基准电流，这就意味着：尽管已使推动器处于相应于标称位置设定点的位置，但推动器施加的力仍小于应该施加的力。如果膨胀使扭管伸长从而用于从力设定点推导标称位置设定点的模型不能再作代表，则可能出现这样的情况。在这样的情况下，确定位置修正量，将该位置修正量加到标称位置设定点，用以增加推动器实际施加在摩擦元件上的力。

附图说明

借助于下面参照唯一一幅附图的说明，可以更好地理解本发明，该图为本发明方法的具体实施方式的框图。

具体实施方式

下文描述本发明应用于具有移动受控的电动机械致动器类型的飞机制动器。计算机(未示出)产生制动设定点F。该设定点由防抱死保护系统以较高频率进行修正，该系统连续地校验轮子的滑移率以检测任何轮子抱死的开始，并因此减小制动设定点F以避免轮子抱死。

以已知的方式，转换器1将制动设定点F变换成致动器推压器的标称位置设定点X，这里使用非线性模型来进行变换。以与防抱死保护运行速度相容的高计算频率来进行标称位置设定点X的计算，从而使标称位置设定点X同时考虑到制动设定点F的低频分量和高频分量。

在本发明中，计算位置修正量x_修正，借助于加法电路20将该修正量加到标称位置设定点X中，以获得修正后的标称位置设定点X_修正＝X+x_修正。该位置修正量x_修正以低频率执行并考虑到在致动器电动机中实际流过的电流与以下述方式估算的基准电流之间的差值。

初始时，基准电流i^*估算成致使推压器施加等于给定基准状况下的力设定点F的力而要在致动器的电动机中流过的电流。

更准确地说，已知由推压器施加在摩擦元件上的力可由支配电动机转动的动力学特性的以下等式给出：

$F=r\·\mathrm{\η}\{K\·i-C_s-C_v\·\mathrm{\Ω}-J\frac{\mathrm{d\Ω}}{\mathrm{dt}}\}$

其中，Ω是电动机的转速，J是致动器传递到电动机轴的惯量，K是比例系数，i是在电动机中流过的电流，C_s是固体摩擦转矩，C_v是粘滞摩擦转矩系数，F是推压器施加在摩擦元件上的力，r是电动机的转动运动变换成推压器的平移运动的比，以及η是电动机与推压器之间的连接效率。

在致动器处于稳定状态(静止或者以低恒速工作)的基准状况下，加速度项较小，且固体摩擦和粘滞摩擦项与相关的力相比是可忽略的。此外，效率η是稳定的。当致动器处于基准状况时，因而可通过以下关系式几乎无误差地估算与致动器电动机中流过的电流相关的推压器所施加的力：

F≈r·η·K·i

因此，如果致动器处于这样的基准状况，施加等于力设定点F的力就需要有由下式给出的基准电流i^*在致动器电动机中流过：

$i^{*}=\frac{\stackrel{\‾}{F}}{r\·\mathrm{\η}\·K}$

在实践中制动器工作时经常会遇到该基准状况。它尤其相应于假设没有由于防抱死保护而引起的突然修正的情况下在盘上施加力的推压器。

在附图的框图中，基准电流i^*借助于乘法器2来计算，该乘法器具有由下式给出的放大系数：

$K2=\frac{1}{r\·\mathrm{\η}\·K}$

将基准电流i^*传送至比较器3的正输入，而比较器3的负输入则接受在致动器电动机中实际流过的电流i的测量值。

将比较器3的输出Δi传送至饱和器电路4，饱和器电路4使该输出在0与最大饱和值Δi_最大之间饱和，以输出已校准的差值Δi_饱和。然后再将该输出传送至积分器5并最终传送至乘法器6，该乘法器6具有放大系数K3并将积分器5的输出变换成加到标称位置设定点X中的位置修正量x_修正。

因为饱和器电路4的作用，只有当致动器中流过的电流i小于基准电流i^*，即当施加的力明显小于其应有的大小时，位置修正量x_修正才增大。

在实践中，可能发生这种修正的情况是如下这样的制动状态：其中产生大量的热量，导致制动器的扭管膨胀，并因此导致所施加的力不希望的减小。这因而是强度非常高的制动。在这样的情况下，并且当推压器与盘接触时，假定制动器处于基准状况是合理的，在基准状况下易于估算如果致动器施加所要求的力时在电动机中应流过有的基准电流i^*。如果测得的电流i小于基准电流i^*，则在转换器1中用以从力设定点F计算标称位置设定点X的非线性模型就不再能代表制动器的状态，如同在放出大量热量从而导致难于测量或确定模型的膨胀水平时所可能发生的那样。因此本发明形成的修正量用于补偿非线性模型与制动状态之间的失配。

根据本发明的一个特定方面，中和构件7不断地检验致动器的工作状态是否确实与基准电流的计算结果代表在致动器中流过的真实电流的基准状态相兼容。如果致动器的工作状态使得计算结果不能代表(例如在推压器由于防抱死装置的修正而突然加速的阶段中)，中和构件7输送零输出，从而差值Δi总是负的。饱和器4因此输送为零的校准差值Δi_饱和，从而积分器5保持在其那时当前值不变。因此，对于估算电流i^*不代表在致动器电动机中流过的电流的致动器工作状态，禁用位置修正。在实践中，保护构件考虑诸如推动器的位置和速度以及实际在电动机中流过的电流之类的工作参数，以确定致动器是否处于基准状况。

较佳的是，例如每次由于致动器推动器与盘配合而检测到推动器与盘之间的接触时，规定将位置修正量重置为零。

本发明并不限于以上说明，而是相反涵盖落入权利要求书所限定范围内的任何变型。

具体来说，尽管所述的是借助于简单的乘法器2来从制动力设定点直接确定基准电流，但该电流也可以更加复杂的方式来确定，例如考虑可能根据电动机转速的符号而会变化的连接效率η值，以及以甚至更加复杂的方式，通过使用以下类型的校准模型来确定：

$i^{*}=\frac{1}{K}\{\frac{\stackrel{\‾}{F}}{r\·\mathrm{\η}}+C_s+C_v\·\mathrm{\Ω}\}$

假设C_s和C_v的值已预先校准。在这样的情况下，基准状况几乎包括了除了加速度项不再可被忽略的十分突然的加速之外的致动器所有实际工作状况。

Claims (7)

1.一种控制运输工具轮子的机电制动器的方法，所述制动器包括设有推动器的致动器，所述推动器由电动机致动并适于响应致动设定点在摩擦元件上有选择地施加制动力，该方法包括以下步骤：

·从制动设定点(F)确定所述制动器致动器的标称位置设定点(X)；

·从所述制动设定点(F)估算为施加等于所述制动设定点的力而通常应该在所述致动器的所述电动机中流过的基准电流(i^*)；

·将所述基准电流(i^*)与实际在所述致动器的所述电动机中流过的电流(i)作比较，并推导出位置修正量(x_修正)；以及

·将所述位置修正量加到所述标称位置设定点(X)中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由于所述位置修正量只可能是增加的，所以仅在所述致动器的所述电动机中流过的电流(i)小于所述基准电流(i^*)时才进行所述增加。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述基准电流(i^*)与在所述致动器的所述电动机中流过的电流(i)之间的差值超过最大值(Δi_最大)，则所述差值饱和于所述最大值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述已校准的差值(Δi_饱和)进行积分。

5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，如果检测到所述致动器处于所述基准电流(i^*)的计算结果无法代表在所述致动器的所述电动机中流过的真实电流的状况，则中和所述修正量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，中和所述修正量将所述位置修正量的值阻断在其那时的当前值。

7.用于执行如前述任一权利要求所述的方法的装置，所述装置包括：

·用于接受制动设定点(F)的输入；

·用于接受在所述致动器的所述电动机中流过的电流(i)的测量值的输入；

·响应所述制动设定点(F)来计算所述致动器的所述推动器的标称位置设定点(X)的计算装置；

·响应所述制动设定点(F)和在所述致动器的所述电动机中流过的所述电流(i)来计算位置修正量(x_修正)的计算装置；以及

·输送出所述标称致动设定点加上所述位置修正量的和的输出。