CN103213506A - 一种用于飞机电刹车双y型无刷直流电机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于飞机电刹车双Y型无刷直流电机的控制方法，采集电机转速和两组电机绕组的电流反馈信号，经压力观测器得电机转速微分和压力观测值微分，计算刹车压力误差并建立滑模线，计算角速度误差信号进行速度环PID控制，计算电流误差信号进行均流环PID控制，驱动双余度无刷直流电机工作。本发明提高了刹车系统的可靠性和鲁棒性，减少了外界环境对压力传感器的干扰。

Description

一种用于飞机电刹车双Y型无刷直流电机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于飞机电刹车双Y型无刷直流电机的控制方法。

背景技术

飞机刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统，其作用突出，可靠性要求很高。全电刹车作动装置防滑性能好，刹车效率高，可维修性强。目前，电刹车控制系统研究成果有：发表于《计算机测量与控制》的文章《飞机全电刹车驱动器设计与关键技术研究》是一种基于CPLD和DSP为刹车系统主要控制芯片的控制器的技术。但是，其作动电机为单余度电机，可靠性不高；发表于《微特电机》的文章《飞机双余度全电刹车驱动控制器设计与研究》，采用双余度设计，但是其控制方法仍沿用经典的PID控制，对于非线性较强的系统控制精度不高，刹车系统鲁棒性不强。同时，刹车压力传感器易受外界工作环境干扰，严重时影响飞机刹车系统正常工作。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于飞机电刹车双Y型无刷直流电机的控制方法，提高飞机电刹车系统鲁棒性，减少了外界环境对压力传感器的干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，控制器分别采集电机转速ω_r、电机绕组1电流反馈信号i₁及电机绕组2电流反馈信号i₂，转至第二步。

第二步，经压力观测器：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\widehat{\mathrm{\ω}}}}_r=\frac{C_{T1}}{J}{i}_1+\frac{C_{T2}}{J}{i}_2-\frac{1}{J}\hat{P}-\frac{B}{J}{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r+c_1({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\\ \stackrel{\·}{\hat{P}}=c_2({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\end{array}\right.$

得电机转速微分

和压力观测值微分

其中，C_T1为电机绕组1转矩常数，C_T2为电机绕组2转矩常数，J为电机转动惯量，

为压力观测值，

为电机转速观测值，c₁为观测器系数（0＜c₁＜100000），c₂为观测器系数（-50000＜c₁＜0）。转至第三步

第三步，计算观测的刹车压力转至第四步。

第四步，控制器接收给定刹车压力P_gv；转至第五步。

第五步，计算刹车压力误差

转至第六步。

第六步，建立滑模线

其中，

为对压力误差的一次微分；c为误差系数，其取值范围在此设定为0＜c＜10；转至第七步。

第七步，采集电机角速度ω，计算角速度给定

其中：

$\widehat{\mathrm{\ω}}=[\mathrm{Jc}{\stackrel{\·}{P}}_{\mathrm{gv}}-\mathrm{Jc\ω}+J{\stackrel{\·\·}{P}}_{\mathrm{gv}}+\mathrm{B\ω}+T_L+\mathrm{J\ξsgn}\left(s\right)+\mathrm{Jks}]/K_T$

式中：

为对给定压力的一次微分，

为纤定压力的二次微分，B为粘滞系数，T_L为负载转矩，K_T为绕组平均转矩系数，ξ＞0,k＞0；转至第八步。

第八步，计算角速度误差信号

转至第九步。

第九步，进行速度环PID控制，PID输出作为电流环给定

转至第十步。

第十步，计算均流电流给定

其中：

第十一步，计算电流误差信号转至第十二步。

第十二步，进行均流环PID控制，驱动双余度无刷直流电机工作；转至第一步。

本发明的有益效果是：以双余度无刷直流电机作为作动电机，提高刹车系统的可靠性，提出了一种滑模均流控制策略，平衡电机两套绕组电流，解决力纷争问题，同时提高飞机电刹车系统鲁棒性。设计压力观测器对压力进行观测，减少了外界环境对压力传感器的干扰。

附图说明

图1为控制过程流程图。

具体实施方式

第一步，控制器分别采集电机转速ω_r,电机绕组1电流反馈信号i₁及电机绕组2电流反馈信号i₂，转至第二步。

第二步，经压力观测器：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\widehat{\mathrm{\ω}}}}_r=\frac{C_{T1}}{J}{i}_1+\frac{C_{T2}}{J}{i}_2-\frac{1}{J}\hat{P}-\frac{B}{J}{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r+c_1({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\\ \stackrel{\·}{\hat{P}}=c_2({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\end{array}\right.$

得电机转速微分

和压力观测值微分其中，C_T1为电机绕组1转矩常数，C_T2为电机绕组2转矩常数，J为电机转动惯量，

为压力观测值，

为电机转速观测值，c₁为观测器系数（0＜c₁＜100000），c₂为观测器系数（-50000＜c₁＜0）。转至第三步

第三步，计算观测的刹车压力

转至第四步。

第四步，控制器接收给定刹车压力P_gv；转至第五步。

第五步，计算刹车压力误差

转至第六步。

第六步，建立滑模线

其中，

为对压力误差的一次微分；c为误差系数，其取值范围在此设定为0＜c＜10；转至第七步。

第七步，采集电机角速度ω，计算角速度给定

其中：

$\widehat{\mathrm{\ω}}=[\mathrm{Jc}{\stackrel{\·}{P}}_{\mathrm{gv}}-\mathrm{Jc\ω}+J{\stackrel{\·\·}{P}}_{\mathrm{gv}}+\mathrm{B\ω}+T_L+\mathrm{J\ξsgn}\left(s\right)+\mathrm{Jks}]/K_T$

式中：

为对给定压力的一次微分，

为纤定压力的二次微分，B为粘滞系数，T_L为负载转矩，K_T为绕组平均转矩系数，ξ＞0,k＞0；转至第八步。

第八步，计算角速度误差信号

转至第九步。

第九步，进行速度环PID控制，PID输出作为电流环给定

转至第十步。

第十步，计算均流电流给定

其中：

第十一步，计算电流误差信号

转至第十二步。

第十二步，进行均流环PID控制，驱动双余度无刷直流电机工作；转至第一步。

Claims (1)

1.一种用于飞机电刹车双Y型无刷直流电机的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步，控制器分别采集电机转速ω_r、电机绕组1电流反馈信号i₁及电机绕组2电流反馈信号i₂；

第二步，经压力观测器：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\widehat{\mathrm{\ω}}}}_r=\frac{C_{T1}}{J}{i}_1+\frac{C_{T2}}{J}{i}_2-\frac{1}{J}\hat{P}-\frac{B}{J}{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r+c_1({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\\ \stackrel{\·}{\hat{P}}=c_2({\mathrm{\ω}}_r-{\widehat{\mathrm{\ω}}}_r)\end{array}\right.$

得电机转速微分

和压力观测值微分其中，C_T1为电机绕组1转矩常数，C_T2为电机绕组2转矩常数，J为电机转动惯量，

为压力观测值，

为电机转速观测值，c₁为观测器系数，0＜c₁＜100000，c₂为观测器系数，-50000＜c₁＜0；

第三步，计算观测的刹车压力

第四步，控制器接收给定刹车压力P_gv；

第五步，计算刹车压力误差

第六步，建立滑模线

其中，

为对压力误差的一次微分；c为误差系数，0＜c＜10；

第七步，采集电机角速度ω，计算角速度给定

$\widehat{\mathrm{\ω}}=[\mathrm{Jc}{\stackrel{\·}{P}}_{\mathrm{gv}}-\mathrm{Jc\ω}+J{\stackrel{\·\·}{P}}_{\mathrm{gv}}+\mathrm{B\ω}+T_L+\mathrm{J\ξsgn}\left(s\right)+\mathrm{Jks}]/K_T$

式中：为对给定压力的一次微分，

为给定压力的二次微分，B为粘滞系数，T_L为负载转矩，K_T为绕组平均转矩系数，ξ＞0,k＞0；

第八步，计算角速度误差信号

第九步，进行速度环PID控制，PID输出作为电流环给定

第十步，计算均流电流给定

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_1=\hat{i}/2\\ {\hat{i}}_2=\hat{i}/2\end{array}\right.;$

第十一步，计算电流误差信号

第十二步，进行均流环PID控制，驱动双余度无刷直流电机工作；转至第一步。