CN101780797A - 具有自适应扭矩修正的控制交通运输工具制动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于响应致动设定值来施加制动力的控制交通运输工具制动器的方法，其中：根据包括低频分量和高频分量的制动设定值

来确定用于制动器致动器的考虑制动设定值的所有分量的标称致动设定值；根据同一制动设定值

，并根据制动器产生的扭矩的测量值(C_mes)来确定用于标称致动设定值的修正(x_corr)，该修正仅考虑制动设定值中的低频变化，该修正适于考虑至少所述制动器或经受同一制动设定值的制动器的当前或未来工作条件；以及将该修正加至标称设定值。

Description

具有自适应扭矩修正的控制交通运输工具制动器的方法

技术领域

本发明涉及具有自适应扭矩修正的控制交通运输工具制动器的方法。

背景技术

交通运输工具制动系统包括用于向轮子施加制动扭矩以降低交通运输工具速度的制动器(液压型或机电型)。

飞行领域已知的多数制动器控制器利用设定值，该设定值或被转换成用于液压制动器的压力，或被转换成在使用具有机电致动器的制动器时用于施加的力或推杆的位移。

而且已经提出了利用扭矩设定值并根据测得的扭矩组织它们的反馈回路的控制器，如文档US 2005/0001474中描述的那样。那些控制器呈现出的优点在于：藉由所产生的扭矩控制来全面考虑制动动作，从而可适应于给定制动力的制动扭矩响应的离散。

然而，使用大通带的那些控制器会与轮子的防抱死保护相干扰，尤其当扭矩命令与防抱死命令之间存在相差时。在某些紧握情况下，扭矩控制发送暂时为零的扭矩设定值以防止轮子抱死。然而，如果轮子过早抱死，则所测得的扭矩会突然消失，从而该测得的扭矩等于零扭矩设定值。因此轮子保持抱死，而未能控制制动器释放轮子。

发明目的

本发明的目的是提供利用力或位置设定值但仍然考虑测得的扭矩的制动控制。

发明内容

为实现本发明，提供了一种控制交通运输工具制动器的方法，该方法适于响应致动设定值来施加制动力，该方法包括以下步骤：

·根据制动设定值，在考虑制动设定值的全部分量的情况下确定制动器致动器的标称致动设定值；

·根据同一制动设定值，并根据制动器产生的扭矩的测量值，确定用于标称致动设定值的修正，该修正仅考虑制动设定值中的低频变化；以及

·将该修正施加于标称致动设定值。

因此，实际上根据制动设定值而不是根据扭矩来控制制动器。本文中仅使用扭矩测量来产生对标称致动设定值的低频修正，而标称致动设定值本身是在考虑制动设定值中的高频分量的情况下计算得出的。

所提出的这种方式的低频修正用于减少给定制动设定值的制动扭矩离散，这种离散可能由所施加的制动力的离散引起，或由制动器对所施加的制动力的扭矩响应的离散引起。

此外，所提出的这种方式的低频修正保持与以高频率调制制动设定值以避免轮子抱死的防抱死保护相适合。

本发明的一个优点是在扭矩传感器失效的情况下能使制动器以简化方式工作。从而可任意地取消修正或将其保持于当前值，从而仅根据制动设定值调节制动器。

在位置设定值的特定环境下，本发明的扭矩修正用于补偿会使制动器真正施加的力变化的热膨胀。

有利的是，该扭矩修正是自适应的，而且考虑了制动器或邻近制动器的工作条件，尤其是单个起落架所携带的均接收同一制动设定值的那些制动器。

附图说明

根据以下描述参照唯一的附图能更好理解本发明，该附图是本发明的方法的特定实施方式的框图。

具体实施方式

此处描述了本发明在具有位移控制的机电致动器的飞行器制动器类型中的应用。计算机(未示出)产生制动设定值F。该设定值由防抱死保护系统在高频率处修正，该防抱死系统连续监控轮子的滑动速度，以由此检测轮子抱死的开始，并相应地降低制动设定值F以避免轮子抱死。

按照已知的方式，转换器1这里使用非线性模型1将制动设定值F转换成致动器的推杆的位置设定值X。在本示例中以与防抱死保护系统的工作速度相适合的高计算频率来计算位置设定值X，以使位置设定值X既考虑制动设定值F的低频分量又考虑其高频分量。

根据本发明，计算了低频位置修正x_corr，而且通过求和电路20将x_corr加至位置设定值X，以获得经过修正的位置设定值X_corr＝X+x_corr。位置修正x_corr按照以下方法来考虑测得的扭矩。

首先，产生对应于制动设定值F的平均扭矩C_平均。为此，将制动设定值F提供给成增益K1的比例级2以使F与扭矩可比拟，然后使F通过第一低通滤波器3以消除所有的高频分量，特别是由实现防抱死保护引起的那些分量。

还使用了制动器实际施加的扭矩的测量值C_mes，并将C_mes发送至增益K2的比例级4，然后使C_mes通过第二低通滤波器5以消除所有高频分量以及测量噪声。这就产生经过校准的测得的扭矩

将平均扭矩C_平均和经过校准的测得的扭矩

作为输入施加给产生误差ε的比较器。该误差经过处理，被发送至提供增益K3的比例作用6和积分作用7的控制器，最终到用于将修正限制于范围[x_最小，x_最大]内的值的饱和器级8。该饱和可避免会干扰制动的正常工作或可能导致施加的力过大——即大于制动器能接受的限制力的力——的过度修正。

较佳的是，按照已知方式，积分作用7包括防失控保护，该防失控保护在修正通过饱和器级8饱和的情况下停止积分作用，以便只要修正饱和就可避免增大对误差的积分。

然后将来自饱和器级8的输出发送至斜率限制器9，该斜率限制器9具有保证修正中的变化为渐进的功能。这就产生所寻求的位置修正x_corr。

当飞行器静止时，仍有可能施加制动力，例如用于在停泊时保持飞行器静止。因而即使测得的扭矩C_mes为零或非常小，所施加的力也会导致非零的平均扭矩C_平均。在这样的情况下，扭矩误差会很大而且会导致修正大，从而进一步增大了致动器推杆的位移，因而促使加大所施加的力。为避免这样的情况，使修正失效。为执行这样的失效，提供受修正停用组件11控制的开关10，该开关10用于将斜率限制器9的输入切换至固定值，这里选择至等于零。当检测到提供测得的扭矩C_mes的扭矩传感器出故障时，该切换还用于使修正失效。开关10下游的斜率限制器9用于避免在此类切换情况下以及再次切换回时的修正波动。

有利的是，如此处所示，附加至饱和器级8或作为其替代物，提供用于使经过修正的设定值X_corr饱和的饱和器级21，以保证经过修正的设定值保持在与制动器的组件的机械完整性相适合的水平之内。

根据本发明，使用了可变的增益K1，以通过使用适当的数值模型来使扭矩修正能够作为根据诸如飞行器速度或制动器工作点之类的多个参数的函数而适应制动器的工作条件。改变增益K1用于使平均扭矩C_平均的估算值适合于制动器的当前或未来工作条件。该适应的目的在于限制其中经过修正的设定值饱和的工作级。虽然针对上述原因必须使修正饱和，但工作于饱和模式自然不是所寻求的工作模式，因为它有不能完全修正扭矩响应的后果。

有利的是，不仅可以考虑与所讨论的制动器有关的参数，还可考虑与其它制动器尤其是接受同一制动设定值的制动器有关的参数，从而有可能确保这些制动器经受更一致的磨损或发热。

因此，在第一自适应策略中，验证经过修正的位置设定值是否被饱和器级21(或被饱和器级8，取决于不同的实施例)饱和而处于最大饱和上限。这样的饱和表明，相对于制动器真正能提供的平均扭矩，已经过高估算了平均扭矩C_平均，这种情况可能在制动器的扭矩响应比其标称响应更弱的某些类型的制动中出现。为补救该过高估算，降低增益K1的值。因此，估算的平均扭矩C_平均对于同一个力设定值就会更低，从而通过确保与最大设定值F相关联的平均扭矩C_平均与制动器对于正在进行的特定制动条件真正能产生的最大扭矩相对应，就有可能将修正x_corr带回非饱和工作范围。

在该第一策略的一个变型中，将经受同一制动设定值F的一组制动器——例如一个起落架所携带的所有轮子的制动器的增益K1一起降低。该自适应用于确保所讨论的制动器所产生的扭矩一致。

自然，在经过修正的设定值在最小饱和下限处饱和的情况下，合适的是不降低增益K1，而相反增大它。

在第二自适应策略中，可将增益K1用作为代表未来制动的参数的函数。已知制动器的扭矩响应受其初始温度和要耗散的制动能量的影响。因此，可将系数K1用作为飞行器的制动器的平均初始温度和/或飞行器的速度和质量(代表制动能两)的函数，从而使与最大设定值F相管理的平均扭矩C_平均与制动器对于未来的特定制动条件而真正能产生的最大扭矩相对应。

在第三策略中，考虑了接收同一制动设定值的多个制动器的初始条件之间的不一致。在开始制动时，会发生驱动器不全处于相同温度或处于相同磨损程度的情况。因为它们具有不同的初始条件，所以当下一次多个制动器制动时，它们将会响应于同一设定值产生不同的扭矩，因而它们将会经受不同的发热量，从而可能加大制动器之间的温度不一致性。改变系数K1就有可能通过更多地使用较冷或可能更少发热的制动器(尤其是新制动器)来减少这些不一致。

例如，如果一个制动器在第一制动工作期间比其它制动器发热更多，则它可能在下一次制动操作期间呈现较高的扭矩响应，从而导致与其它制动器相比而言更高的附加发热。为减轻该缺点，在制动之前观测到该制动器比其它制动器热时，有可能降低该制动器的增益K1，从而降低该制动器所需的平均扭矩C_平均。该制动器比其它制动器受压更少，所以它比其它制动器发热更少，从而使所讨论的制动器的温度变得更一致。

本发明不限于上述描述，相反，本发明覆盖在由所附权利要求限定的范围内的任何变型。

具体而言，虽然已就具有以位置进行控制的机电致动器的制动器来描述了本发明，但本发明更一般地适用于任何其它类型的控制。例如，有可能产生用于同一类型的制动器的力衰减设定值，或用于液压制动器的压力衰减设定值，根据本发明，通过制动器产生的扭矩的测量值修正这些衰减设定值。

虽然本文中陈述了当修正失效时它被突然切换为零值，但可按照其它方式来停用修正，例如通过使其失效之前保持上一修正值，且当重新启用修正时通过从所述上一值重启。可通过其它方法使修正失效，例如通过使用条件求和电路20，该电路响应于使修正无效的命令而停止将位置修正x_corr与位置设定值X求和。

虽然本文中陈述了通过改变制动器产生的平均扭矩的估算值——具体而言通过使用可变增益K1——来执行扭矩修正对制动条件的自适应，但自然而然可使用其它自适应策略。

虽然在本文中使用了比例积分型控制器，但有可能使用其它类型的控制器，例如比例积分-微分控制器或某些其它控制器。

虽然将平均扭矩C_平均和测得扭矩C_mes的图形描述为通过两个独立的低通滤波器来独立地滤波，但也有可能省略这两个滤波器并用位于比较器下游的单个低通滤波器来代替它们对误差ε滤波。

最后，虽然陈述了为了确定位置设定值的修正x_corr，使用了包括防抱死修正、并通过低通滤波器提取了其低频分量的制动设定值F，但有可能通过其它方式来确定位置修正，例如通过使用在防抱死保护装置的高频修正之前所取的低频制动设定值(例如，低频制动设定值可来自飞行员操作的踏板或在所谓的“自动制动”自动模式中制动时来自减速设定值)。根据低频制动设定值加上高频时的防抱死修正之和的输入来确定标称设定值X。

Claims (5)

1.一种控制交通运输工具制动器的方法，所述方法适于响应致动设定值来施加制动力，所述方法包括以下步骤：

·根据制动设定值(F)，在考虑所述制动设定值的全部分量的情况下确定所述制动器致动器的标称致动设定值(X)；

·根据同一制动设定值(F)以及所述制动器产生的扭矩的测量值(C_mes)确定用于所述标称致动设定值的修正(x_corr)，所述修正仅考虑所述制动设定值中的低频变化；所述修正适于考虑至少所述制动器或经受所述同一制动设定值的各制动器的实际或未来工作条件；以及

·将所述修正加至所述标称设定值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所述修正，根据所述制动设定值(F)来构造所述制动器所施加的所述平均扭矩(C_平均)图形，并将所述平均扭矩与所测得的扭矩(C_mes)比较。

3.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过使所估算的平均扭矩(C_平均)变化来使所述修正适合于所述制动设定值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述制动设定值(F)通过将所述制动设定值乘以值可调节的增益(K1)来估算所述平均扭矩(C_{平 均})。

5.一种用于实现如上述权利要求中的任一项所述的方法的装置，所述装置包括：

·用于接收制动设定值(F)的输入；

·用于接收所述制动器所产生的扭矩的测量值(C_mes)的输入；

·用于响应所述制动设定值(F)来计算所述制动器致动器的标称致动设定值(F)的计算装置；

·用于响应所述制动设定值(F)和所测得的扭矩(C_mes)来计算所述标称致动设定值的修正(x_corr)的计算装置，所述修正仅考虑所述制动设定值中的低频变化，用于计算所述修正的所述装置考虑至少所述制动器或接收同一制动设定值的各制动器的工作条件；以及

提供所述致动设定值加上所述致动设定值修正之和的输出。

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