CN103309241A - 一种联合仿真的刹车半物理仿真系统 - Google Patents

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蔡迎峰
戴成建
董世良
郑伟
姜楠
邵海滨
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Abstract

一种联合仿真的刹车半物理仿真系统，包括刹车座舱控制功能模块，液压刹车控制模块，被测试对象的刹车系统，刹车实时仿真功能模块，模拟机轮系统，刹车状态监视系统；其中：刹车座舱控制功能模块与被测试对象的刹车系统连接，液压刹车控制模块与被测试对象的刹车系统连接，刹车实时仿真功能模块分别与模拟机轮系统和刹车状态监视系统连接；模拟机轮系统和被测试对象的刹车系统连接。本发明的优点：实现了刹车系统半物理仿真，增加了新的验证环节和验证手段，对于系统或产品研制具有重要意义。所采用的技术可推广应用于航空各种机型防滑刹车系统的半物理仿真试验，同时也可应用于汽车工业的防滑刹车试验验证。

Description

一种联合仿真的刹车半物理仿真系统
技术领域
本发明涉及航空各种机型防滑刹车系统的半物理仿真试验，特别涉及了一种联合仿真的刹车半物理仿真系统。
背景技术
机轮刹车系统的主要任务是实现飞机的起飞、着陆刹车、滑行，保证飞机安全刹停，其性能直接影响飞机的安全起降能力。在机轮刹车系统的研制与应用方面上，其仿真技术的研究，目前大多局限于数字仿真研究和地面惯性台试验研究，手段单一，系统研制风险较大。
发明内容
本发明的目的是实现刹车系统半物理仿真，特提供了一种联合仿真的刹车半物理仿真系统。
本发明提供了一种联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，包括刹车座舱控制功能模块1，液压刹车控制模块2，被测试对象的刹车系统3，刹车实时仿真功能模块4，模拟机轮系统5，刹车状态监视系统6；
其中：刹车座舱控制功能模块1与被测试对象的刹车系统3连接，液压刹车控制模块2与被测试对象的刹车系统3连接，刹车实时仿真功能模块4分别与模拟机轮系统5和刹车状态监视系统6连接；模拟机轮系统5和被测试对象的刹车系统3连接。
所述的刹车座舱控制功能模块1，包括前舱模拟脚蹬101，前舱指令传感器102，后舱模拟脚蹬103，后舱指令传感器104，起飞线刹车开关105，轮载开关106，起落架舱门开关107，落架收到位信号开关108；
其中：前舱模拟脚蹬101与前舱指令传感器102连接，后舱模拟脚蹬103与后舱指令传感器104连接，前舱指令传感器102和后舱指令传感器104分别与刹车系统3连接；起飞线刹车开关105、轮载开关106、起落架舱门开关107和落架收到位信号开关108分别与刹车系统3连接。
所述的刹车系统3包括，第一刹车模块和第二刹车模块，二者分别与刹车座舱控制功能模块1和液压刹车控制模块2连接。
所述的刹车实时仿真功能模块4包括，信号仿真模块401，左右机轮速度计算装置402；信号仿真模块401与刹车系统3和刹车状态监视系统6连接，左右机轮速度计算装置402与模拟机轮系统5连接。
所述的模拟机轮系统5包括，左右机轮模拟电机501，左右机轮速度传感器502；左右机轮模拟电机501与左右机轮速度计算装置402连接，左右机轮速度传感器502与刹车系统3连接。
基于Matlab/Simulink和NI PXI/Labvew RT设计并实现了刹车半物理仿真，完成了某飞机双余度容错电传刹车系统的仿真试验验证，其主要功能特点如下：基于计算机/CAN总线/位置伺服电机实现指令传感器驱动；基于计算机/CAN总线/速度伺服电机实现机轮速度传感器驱动；基于matlab/simulink与NI Labview RT实现刹车过程动态实时仿真；基于1：1真实模拟刹车系统液压附件及管路连接实现真实刹车压力仿真。
基于计算机、CAN总线控制伺服电机、matlab/simulink、labviewRT、刹车系统工作附件等全新研制双座刹车仿真系统：
基于计算机/CAN总线/位置伺服的指令传感器驱动设计方案：指令传感器驱动方案，由计算机编码生成电机控制CAN指令、位置控制驱动器、电机、行星齿轮、丝杠，含零位调整与行程限位、指令传感器构成，共4套。
基于计算机/CAN总线/速度伺服的机轮速度传感器驱动设计方案
机轮速度传感器驱动方案，由计算机编码生成电机控制CAN指令、转速控制驱动器、电机、速度传感器构成，共2套。
基于matlab/simulink与Labview RT以及PXI仿真测控硬件平台的刹车过程动态实时仿真设计方案：matlab/simulink为动态系统建模仿真环境，完成刹车过程中飞机运动、机轮运动、跑道模型、刹车力矩、结合力矩、机轮速度的建模与运算；Labview RT具有强大的用户交互、I/O控制能力。二者通过SIT(仿真接口工具包)结合可实现刹车过程动态实时仿真。PXI是当前应用最为广泛的仿真测控硬件平台，具有丰富的输入、输出能力。以PXI为硬件平台，matlab/simulink与Labview RT为软件构架，形成刹车系统半物理仿真完美解决方案。基于刹车系统液压附件实现真实刹车压力设计方案：按机上刹车系统液压附件1:1设计管路安装环境，并通过移动液压源提供液压系统压力，为刹车仿真系统提供真实刹车压力。
本发明的优点：
本发明所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，实现了刹车系统半物理仿真，增加了新的验证环节和验证手段，对于系统或产品研制具有重要意义。所采用的技术可推广应用于航空各种机型防滑刹车系统的半物理仿真试验，同时也可应用于汽车工业的防滑刹车试验验证。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为联合仿真的刹车半物理仿真系统原理结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，包括刹车座舱控制功能模块1，液压刹车控制模块2，被测试对象的刹车系统3，刹车实时仿真功能模块4，模拟机轮系统5，刹车状态监视系统6；
其中：刹车座舱控制功能模块1与被测试对象的刹车系统3连接，液压刹车控制模块2与被测试对象的刹车系统3连接，刹车实时仿真功能模块4分别与模拟机轮系统5和刹车状态监视系统6连接；模拟机轮系统5和被测试对象的刹车系统3连接。
所述的刹车座舱控制功能模块1，包括前舱模拟脚蹬101，前舱指令传感器102，后舱模拟脚蹬103，后舱指令传感器104，起飞线刹车开关105，轮载开关106，起落架舱门开关107，落架收到位信号开关108；
其中：前舱模拟脚蹬101与前舱指令传感器102连接，后舱模拟脚蹬103与后舱指令传感器104连接，前舱指令传感器102和后舱指令传感器104分别与刹车系统3连接；起飞线刹车开关105、轮载开关106、起落架舱门开关107和落架收到位信号开关108分别与刹车系统3连接。
所述的刹车系统3包括，第一刹车模块和第二刹车模块，二者分别与刹车座舱控制功能模块1和液压刹车控制模块2连接。
所述的刹车实时仿真功能模块4包括，信号仿真模块401，左右机轮速度计算装置402；信号仿真模块401与刹车系统3和刹车状态监视系统6连接，左右机轮速度计算装置402与模拟机轮系统5连接。
所述的模拟机轮系统5包括，左右机轮模拟电机501，左右机轮速度传感器502；左右机轮模拟电机501与左右机轮速度计算装置402连接，左右机轮速度传感器502与刹车系统3连接。
基于Matlab/Simulink和NI PXI/Labvew RT设计并实现了刹车半物理仿真，完成了某飞机双余度容错电传刹车系统的仿真试验验证，其主要功能特点如下：基于计算机/CAN总线/位置伺服电机实现指令传感器驱动；基于计算机/CAN总线/速度伺服电机实现机轮速度传感器驱动；基于matlab/simulink与NI Labview RT实现刹车过程动态实时仿真；基于1：1真实模拟刹车系统液压附件及管路连接实现真实刹车压力仿真。
基于计算机、CAN总线控制伺服电机、matlab/simulink、labviewRT、刹车系统工作附件等全新研制双座刹车仿真系统：
基于计算机/CAN总线/位置伺服的指令传感器驱动设计方案：指令传感器驱动方案，由计算机编码生成电机控制CAN指令、位置控制驱动器、电机、行星齿轮、丝杠，含零位调整与行程限位、指令传感器构成，共4套。
基于计算机/CAN总线/速度伺服的机轮速度传感器驱动设计方案
机轮速度传感器驱动方案，由计算机编码生成电机控制CAN指令、转速控制驱动器、电机、速度传感器构成，共2套。
基于matlab/simulink与Labview RT以及PXI仿真测控硬件平台的刹车过程动态实时仿真设计方案：matlab/simulink为动态系统建模仿真环境，完成刹车过程中飞机运动、机轮运动、跑道模型、刹车力矩、结合力矩、机轮速度的建模与运算；Labview RT具有强大的用户交互、I/O控制能力。二者通过SIT(仿真接口工具包)结合可实现刹车过程动态实时仿真。PXI是当前应用最为广泛的仿真测控硬件平台，具有丰富的输入、输出能力。以PXI为硬件平台，matlab/simulink与Labview RT为软件构架，形成刹车系统半物理仿真完美解决方案。基于刹车系统液压附件实现真实刹车压力设计方案：按机上刹车系统液压附件1:1设计管路安装环境，并通过移动液压源提供液压系统压力，为刹车仿真系统提供真实刹车压力。

Claims (5)

1.一种联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，包括刹车座舱控制功能模块（1），液压刹车控制模块（2），被测试对象的刹车系统（3），刹车实时仿真功能模块（4），模拟机轮系统（5），刹车状态监视系统（6）；
其中：刹车座舱控制功能模块（1）与被测试对象的刹车系统（3）连接，液压刹车控制模块（2）与被测试对象的刹车系统（3）连接，刹车实时仿真功能模块（4）分别与模拟机轮系统（5）和刹车状态监视系统（6）连接；模拟机轮系统（5）和被测试对象的刹车系统（3）连接。
2.按照权利要求1所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的刹车座舱控制功能模块（1），包括前舱模拟脚蹬（101），前舱指令传感器（102），后舱模拟脚蹬（103），后舱指令传感器（104），起飞线刹车开关（105），轮载开关（106），起落架舱门开关（107），落架收到位信号开关（108）；
其中：前舱模拟脚蹬（101）与前舱指令传感器（102）连接，后舱模拟脚蹬（103）与后舱指令传感器（104）连接，前舱指令传感器（102）和后舱指令传感器（104）分别与刹车系统（3）连接；起飞线刹车开关（105）、轮载开关（106）、起落架舱门开关（107）和落架收到位信号开关（108）分别与刹车系统（3）连接。
3.按照权利要求1所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的刹车系统（3）包括，第一刹车模块和第二刹车模块，二者分别与刹车座舱控制功能模块（1）和液压刹车控制模块（2）连接。
4.按照权利要求1所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的刹车实时仿真功能模块（4）包括，信号仿真模块（401），左右机轮速度计算装置（402）；信号仿真模块（401）与刹车系统（3）和刹车状态监视系统（6）连接，左右机轮速度计算装置（402）与模拟机轮系统（5）连接。
5.按照权利要求1或4所述的联合仿真的刹车半物理仿真系统，其特征在于：所述的模拟机轮系统（5）包括，左右机轮模拟电机（501），左右机轮速度传感器（502）；左右机轮模拟电机（501）与左右机轮速度计算装置（402）连接，左右机轮速度传感器（502）与刹车系统（3）连接。
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