CN105644543A - 一种刹车系统刹车压力校正方法 - Google Patents

一种刹车系统刹车压力校正方法 Download PDF

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Abstract

一种刹车系统刹车压力校正方法，以刹车指令信号Vs确定的刹车压力为基准刹车压力。将机轮刹车压力输出到防滑刹车控制盒，基准刹车压力与防滑刹车系统输出的刹车压力进行比较、综合控制后再输出压力校正后的刹车指令信号。通过该压力校正后的指令信号控制电液压力伺服阀输出刹车压力，实现刹车压力校正，从而减小基准刹车压力与实际刹车压力之间的差值，同时减小飞机两侧机轮实际刹车压力之间的压力差值。通过刹车压力校正的方法使飞机左机轮的刹车压力和右机轮的刹车压力一致，使飞机防滑刹车系统刹车压力与防滑刹车控制盒输出的控制电流一致，防止飞机偏航、甚至偏出跑道，保证飞机刹车安全。

Description

一种刹车系统刹车压力校正方法
技术领域
本发明涉及飞机数字电传刹车系统领域，具体是一种刹车系统刹车压力校正方法。
背景技术
数字电传防滑刹车系统中的防滑刹车控制盒接收刹车指令传感器输出的刹车指令信号，防滑刹车控制盒对刹车指令信号进行处理后输出控制电流驱动电液压力伺服阀，电液压力伺服阀输出与防滑刹车控制盒输出的控制电流相对应的刹车压力P。
防滑刹车控制盒输出控制电流信号由公式(1)确定：
IF＝K2(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF＝IF0Vs＜Vs0(1)
公式中：IF是防滑刹车控制盒输出控制电流；
K2是防滑刹车控制盒电压电流增益；Vs是刹车指令电压信号；Vs0是刹车指令电压信号静态值；IF0是电液压力伺服阀死区电流；VF是防滑电压信号。
电液压力伺服阀输出的刹车压力P由公式(2)确定：
P＝K1(IF-IF0)+P0(2)
公式中：K1是电液压力伺服阀压力电流增益；P0是防滑刹车系统回油压力；P是电液压力伺服阀输出压力。
电液压力伺服阀输出的压力由公式(2)确定。
由于电液压力伺服阀是一种精密液压元件，受环境温度、油液温度、油液污染度等因素影响，实际压力电流曲线是一簇曲线。电液压力伺服阀死区电流(IF0)、电液压力伺服阀压力电流增益(K1)等参数变化，飞机刹车系统回油压力(P0)变化造成压力异常，机轮刹车力矩差异，影响飞机刹车和航向。造成飞机深打滑、爆胎、偏航，甚至冲出跑道。
在公告号为CN202624192U的实用新型专利中，公开了“一种飞机防滑刹车控制系统”，提出一种通过将压力传感器信号反馈到防滑刹车控制盒，减少电液压力伺服阀零偏造成的误差，提高了飞机防滑刹车控制精度。但该实用新型只是把系统连接起来，即没有把控制精度量化，更没有提出刹车系统刹车压力校正方法。
发明内容
为克服现有技术中存在的无刹车系统刹车压力校正的不足，本发明提出了一种刹车系统刹车压力校正方法。
本发明的具体过程是：
步骤一、确定防滑刹车系统回油压力P0
飞机刹车系统的回油压力不大于2MPa。
步骤二、确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0
根据确定的回油压力后根据公式(3)确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0：
P0＝K1IF0(3)
步骤三、确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF
根据飞机对防滑刹车系统刹车性能的要求确定防滑刹车系统输出的刹车压力，当防滑刹车系统回油压力P0、电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0确定后，通过公式(2)确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF。
P＝K1(IF-IF0)+P0(2)
飞机防滑刹车系统刹车压力P＝10MPa，防滑电压信号VF电压为0V～3.6V，刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V。
当飞行员没有踩刹车脚蹬时，刹车指令电压信号Vs＝1.8V；当飞行员把刹车脚蹬踩到底时，刹车指令电压信号Vs＝5.4V。
步骤四、确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2
根据确定的防滑刹车控制盒输出的控制电流IF和死区电流IF0，通过公式(1)确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2。
防滑刹车控制盒输出控制电流：
IF＝K2(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF＝IF0Vs＜Vs0(1)
公式(1)中，K2是防滑刹车控制盒电压电流增益；Vs是刹车指令电压信号；Vs0是刹车指令电压信号静态值；IF0是电液压力伺服阀死区电流；VF是防滑电压信号。
步骤五、确定电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp
压力传感器输出的电流信号经电流电压转换器转换成电压信号Vp并输入防滑刹车控制盒，电压信号Vp的转换方法见公式(4)。
Vp＝K3(IP-Ip0)+Vp0Ip＞Ip0
Vp0＝K3Ip0Ip﹦＜Ip0(4)
公式中：Ip是压力传感器输出电流信号；Vp是电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号；Ip0是刹车压力不大于1.2MPa时压力传感器输出的电流信号；Vp0是刹车压力不大于1.2MPa时电压信号；K3是通过电流电压转换器将压力传感器输出电流信号Ip转换成电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp的放大增益。
电液压力伺服阀输出10MPa刹车压力时，压力传感器输出电流信号Ip＝10.4mA。电流电压转换器电流/电压增益K3＝250Ω。电流电压转换器输出电压信号Vp＝2.65V。
步骤六、根据压力信号确定实际的刹车指令转换增益K4：
当飞行员刹车脚蹬踩到底时，刹车指令传感器输出的刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V，刹车指令电压信号对应的刹车压力为0MPa～10MPa；压力传感器检测0MPa～10MPa的刹车压力，电流电压转换器把压力传感器输出的电流信号转换成电压信号，电流电压转换器输出电压Vp＝1V～2.65V。
公式(5)给出实际刹车压力对应的刹车指令电压信号：
Vsp＝K4(Vp-Vp0)+Vsp0Vp＞Vp0
Vsp0＝Vs0Vp﹦＜Vp0(5)
公式中：Vsp是实际刹车压力对应的指令；Vsp0是刹车压力不大于1.2MPa时刹车压力对应的指令信号；K4是实际刹车压力对应刹车指令转换增益。
确定的指令信号最小值为Vsp0＝1.8V，最大值为5.4V。刹车压力0MPa～10MPa时；对应的电流电压转换器输出的电压是1V～2.65V；
当防滑刹车系统输出的刹车压力P＝10MPa时，电流电压转换器输出电压Vp＝2.65V。当防滑刹车系统输出的刹车压力不大于1.2MPa时，电流电压转换器输出电压Vp0＝1V。
步骤七、确定刹车压力相对误差△P
所述的刹车压力相对误差△P是转换的电压信号与指令传感器输出的电压信号的差值；过公式(6)确定刹车压力误差。
△P＝(Vs-Vsp)/Vs＝1-Vsp/Vs(6)
公式中：Vs是刹车指令电压信号；Vsp是输出刹车压力对应的实际指令信号；△P是刹车压力误差。
步骤八、确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1
通过公式(7)确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1。
IF1＝K2(1+△P)(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF1＝IF0Vs＜Vs0(7)
根据步骤七确定刹车压力相对误差△P，防滑刹车控制盒根据刹车压力相对误差△P调整防滑刹车控制盒输出的电液压力伺服阀控制电流IF1，电液压力伺服阀根据防滑刹车控制盒输出的伺服阀控制电流IF1输出刹车压力P1，从而实现了压力校正。
步骤九、确定压力校正后电液压力伺服阀输出刹车压力P1
根据防滑刹车控制盒压力校正后输出的刹车压力控制电流，通过公式(2)确定刹车压力。
本发明将实测的机轮刹车压力信号和刹车指令信号输入到防滑刹车控制盒，防滑刹车控制盒按照压力校正方法输出电流信号驱动电液压力伺服阀输出刹车压力，完成压力校正，弥补刹车指令与刹车压力之间的偏差，提高刹车系统刹车压力与刹车指令的一致性，提高刹车系统控制精度。
某飞机防滑刹车系统由于电液压力伺服阀性能不稳定，防滑刹车系统输出的刹车压力超出刹车压力偏差要求±0.5MPa。当该刹车控制系统引入了压力校正，通过压力校正可将各通道机轮刹车压力偏差校正到±0.25MPa内，满足飞机防滑刹车系统设计要求。
本发明以刹车指令信号Vs确定的刹车压力为基准刹车压力；通过对防滑刹车系统刹车压力进行检测，得到防滑刹车系统输出的机轮刹车压力，并把检测结果输出到防滑刹车控制盒，基准刹车压力与防滑刹车系统输出的刹车压力进行比较、综合控制后再输出压力校正后的刹车指令信号，通过这个压力校正后的指令信号控制电液压力伺服阀输出刹车压力，实现刹车压力校正，从而减小基准刹车压力与实际刹车压力之间的差值，同时减小飞机两侧机轮实际刹车压力之间的压力差值。通过刹车压力校正的方法使飞机左机轮的刹车压力和右机轮的刹车压力一致，使飞机防滑刹车系统刹车压力与防滑刹车控制盒输出的控制电流一致，防止飞机偏航、甚至偏出跑道，保证飞机刹车安全。
具体实施方法
本实施例是根据某飞机防滑刹车系统刹车压力要求值为10±0.5MPa而提出的压力校正方法。通过压力校正把防滑刹车系统机轮刹车压力偏差控制在±0.25MPa内，保证飞机航向，避免偏航，满足飞机刹车距离要求。
本实施例的具体如下：
步骤一、确定防滑刹车系统回油压力P0
飞机刹车系统的回油压力是飞机液压系统增压油箱的压力，一般不大于2MPa。
步骤二、确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0
系统给出回油压力后根据公式(3)确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0：
P0＝K1IF0(3)
本实施例中K1＝0.25MPa/mA，根据公式(3)得出死区电流IF0＝4.8mA。
步骤三、确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF
根据飞机对防滑刹车系统刹车性能的要求确定防滑刹车系统输出的刹车压力，当防滑刹车系统回油压力P0、电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0确定后，通过公式(2)确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF。
P＝K1(IF-IF0)+P0(2)
本实施例中，飞机防滑刹车系统刹车压力P＝10MPa，防滑刹车控制盒输出的控制电流IF＝40mA。
步骤四、确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2
本实施例中确定的飞机防滑刹车系统刹车压力P＝10MPa，防滑电压信号VF电压为0V～3.6V，刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V，即飞行员没有踩刹车脚蹬时指令传感器输出电压是1.8V；当飞行员把刹车脚蹬踩到底时，指令传感器输出电压是5.4V。根据确定的防滑刹车控制盒输出的控制电流IF和死区电流IF0，通过公式(1)确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2。
防滑刹车控制盒输出控制电流：
IF＝K2(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF＝IF0Vs＜Vs0(1)
公式(1)中，K2是防滑刹车控制盒电压电流增益；Vs是刹车指令电压信号；Vs0是刹车指令电压信号静态值；IF0是电液压力伺服阀死区电流；VF是防滑电压信号。
根据公式(1)得到电压电流增益K2＝13.33mA/V。
步骤五、确定电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp
飞机刹车系统选用量程为25MPa的某型号压力传感器，压力传感器输出的电流信号为4～20mA。
当飞机刹车系统刹车压力为10MPa时，压力传感器输出电流为10.4mA。压力传感器输出的电流信号经电流电压转换器转换成电压信号Vp并输入防滑刹车控制盒，电压信号Vp的转换方法见公式(4)。
Vp＝K3(IP-Ip0)+Vp0Ip＞Ip0
Vp0＝K3Ip0Ip﹦＜Ip0(4)
公式中：Ip是压力传感器输出电流信号；Vp是电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号；Ip0是刹车压力不大于1.2MPa时压力传感器输出的电流信号；Vp0是刹车压力不大于1.2MPa时电压信号；K3是通过电流电压转换器将压力传感器输出电流信号Ip转换成电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp的放大增益。
本实施例中，当电液压力伺服阀输出的刹车压力不大于1.2MPa时，压力传感器输出电流信号Ip0＝4mA；电流电压转换器输出的电压信号Vp0＝1V。
电液压力伺服阀输出10MPa刹车压力时，压力传感器输出电流信号Ip＝10.4mA。电流电压转换器电流/电压增益K3＝250Ω。电流电压转换器输出电压信号Vp＝2.65V。
步骤六、根据压力信号确定实际的刹车指令转换增益K4：
当飞行员刹车脚蹬踩到底时，刹车指令传感器输出的刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V，刹车指令电压信号对应的刹车压力为0MPa～10MPa；压力传感器检测0MPa～10MPa的刹车压力，电流电压转换器把压力传感器输出的电流信号转换成电压信号，电流电压转换器输出电压Vp＝1V～2.65V。
公式(5)给出实际刹车压力对应的刹车指令电压信号：
Vsp＝K4(Vp-Vp0)+Vsp0Vp＞Vp0
Vsp0＝Vs0Vp﹦＜Vp0(5)
公式中：Vsp是实际刹车压力对应的指令；Vsp0是刹车压力不大于1.2MPa时刹车压力对应的指令信号；K4是实际刹车压力对应刹车指令转换增益。
本实施例中，实际刹车压力确定的指令信号最小值为Vsp0＝1.8V，最大值为5.4V。刹车压力0MPa～10MPa时；对应的电流电压转换器输出的电压是1V～2.65V。
本实施例中防滑刹车系统输出的刹车压力P＝10MPa时，电流电压转换器输出电压Vp＝2.65V。当防滑刹车系统输出的刹车压力不大于1.2MPa时，电流电压转换器输出电压Vp0＝1V。根据公式(5)得出刹车指令转换增益K4＝2.182。
步骤七、确定刹车压力相对误差△P
飞机刹车过程中，通过压力传感器检测刹车系统输出的实际刹车压力；并把该压力信号转换成电压信号。把转换的电压信号与指令传感器输出的电压进行比较，计算出两个电压信号的差值，即刹车压力误差，通过公式(6)确定刹车压力误差。
△P＝(Vs-Vsp)/Vs＝1-Vsp/Vs(6)
公式中：Vs是刹车指令电压信号；Vsp是输出刹车压力对应的实际指令信号；△P是刹车压力误差。
通过公式(6)计算出刹车压力误差，本实施例中要求刹车压力误差为±15％，刹车压力误差超出±15％认为电液压力伺服阀故障。
步骤八、确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1
通过公式(7)确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1。
IF1＝K2(1+△P)(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF1＝IF0Vs＜Vs0(7)
根据步骤七确定刹车压力相对误差△P，防滑刹车控制盒根据刹车压力相对误差△P调整防滑刹车控制盒输出的电液压力伺服阀控制电流IF1，电液压力伺服阀根据防滑刹车控制盒输出的伺服阀控制电流IF1输出刹车压力P1，从而实现了压力校正。
步骤九、确定压力校正后电液压力伺服阀输出刹车压力P1
根据防滑刹车控制盒压力校正后输出的刹车压力控制电流，通过公式(2)确定刹车压力。
本实例中确定的防滑刹车系统刹车压力为P1＝10MPa。
通过所述过程，确定了防滑刹车系统压力校正方法。本实施例弥补刹车指令与刹车压力之间的偏差，提高刹车系统刹车压力与刹车指令的一致性，提高刹车系统控制精度，使刹车压力满足刹车系统的设计要求。

Claims (5)

1.一种刹车系统刹车压力校正方法，其特征在于，具体过程是：
步骤一、确定防滑刹车系统回油压力P0
飞机刹车系统的回油压力不大于2MPa；
步骤二、确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0
根据确定的回油压力后根据公式(3)确定电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0：
P0＝K1IF0(3)
步骤三、确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF
根据飞机对防滑刹车系统刹车性能的要求确定防滑刹车系统输出的刹车压力，当防滑刹车系统回油压力P0、电液压力伺服阀压力增益K1和死区电流IF0确定后，通过公式(2)确定防滑刹车控制盒输出的控制电流IF；
P＝K1(IF-IF0)+P0(2)
步骤四、确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2
根据确定的防滑刹车控制盒输出的控制电流IF和死区电流IF0，通过公式(1)确定防滑刹车控制盒电压电流增益K2；
防滑刹车控制盒输出控制电流：
IF＝K2(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF＝IF0Vs＜Vs0(1)
公式(1)中，K2是防滑刹车控制盒电压电流增益；Vs是刹车指令电压信号；Vs0是刹车指令电压信号静态值；IF0是电液压力伺服阀死区电流；VF是防滑电压信号；
步骤五、确定电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp压力传感器输出的电流信号经电流电压转换器转换成电压信号Vp并输入防滑刹车控制盒，电压信号Vp的转换方法见公式(4)；
Vp＝K3(IP-Ip0)+Vp0Ip＞Ip0
Vp0＝K3Ip0Ip﹦＜Ip0(4)
公式中：Ip是压力传感器输出电流信号；Vp是电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号；Ip0是刹车压力不大于1.2MPa时压力传感器输出的电流信号；Vp0是刹车压力不大于1.2MPa时电压信号；K3是通过电流电压转换器将压力传感器输出电流信号Ip转换成电液压力伺服阀输出的刹车压力对应的电压信号Vp的放大增益；
步骤六、根据压力信号确定实际的刹车指令转换增益K4：
当飞行员刹车脚蹬踩到底时，刹车指令传感器输出的刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V，刹车指令电压信号对应的刹车压力为0MPa～10MPa；压力传感器检测0MPa～10MPa的刹车压力，电流电压转换器把压力传感器输出的电流信号转换成电压信号，电流电压转换器输出电压Vp＝1V～2.65V；
公式(5)给出实际刹车压力对应的刹车指令电压信号：
Vsp＝K4(Vp-Vp0)+Vsp0Vp＞Vp0
Vsp0＝Vs0Vp﹦＜Vp0(5)
公式中：Vsp是实际刹车压力对应的指令；Vsp0是刹车压力不大于1.2MPa时刹车压力对应的指令信号；K4是实际刹车压力对应刹车指令转换增益；
步骤七、确定刹车压力相对误差△P
所述的刹车压力相对误差△P是转换的电压信号与指令传感器输出的电压信号的差值；过公式(6)确定刹车压力误差；
△P＝(Vs-Vsp)/Vs＝1-Vsp/Vs(6)
公式中：Vs是刹车指令电压信号；Vsp是输出刹车压力对应的实际指令信号；△P是刹车压力误差；
步骤八、确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1通过公式(7)确定刹车压力校正后防滑刹车控制盒输出的刹车压力控制电流IF1；
IF1＝K2(1+△P)(Vs-Vs0-VF)+IF0Vs＞Vs0
IF1＝IF0Vs＜Vs0(7)
根据步骤七确定刹车压力相对误差△P，防滑刹车控制盒根据刹车压力相对误差△P调整防滑刹车控制盒输出的电液压力伺服阀控制电流IF1，电液压力伺服阀根据防滑刹车控制盒输出的伺服阀控制电流IF1输出刹车压力P1，从而实现了压力校正；
步骤九、确定压力校正后电液压力伺服阀输出刹车压力P1
根据防滑刹车控制盒压力校正后输出的刹车压力控制电流，通过公式(2)确定刹车压力。
2.如权利要求1所述刹车系统刹车压力校正方法，其特征在于，飞机防滑刹车系统刹车压力P＝10MPa，防滑电压信号VF电压为0V～3.6V，刹车指令电压信号Vs＝1.8V～5.4V。
3.如权利要求1所述刹车系统刹车压力校正方法，其特征在于，当飞行员没有踩刹车脚蹬时，刹车指令电压信号Vs＝1.8V；当飞行员把刹车脚蹬踩到底时，刹车指令电压信号Vs＝5.4V。
4.如权利要求1所述刹车系统刹车压力校正方法，其特征在于，电液压力伺服阀输出10MPa刹车压力时，压力传感器输出电流信号Ip＝10.4mA；电流电压转换器电流/电压增益K3＝250Ω；电流电压转换器输出电压信号Vp＝2.65V。
5.如权利要求1所述刹车系统刹车压力校正方法，其特征在于，确定的指令信号最小值为Vsp0＝1.8V，最大值为5.4V；刹车压力0MPa～10MPa时；对应的电流电压转换器输出的电压是1V～2.65V；
当防滑刹车系统输出的刹车压力P＝10MPa时，电流电压转换器输出电压Vp＝2.65V；
当防滑刹车系统输出的刹车压力不大于1.2MPa时，电流电压转换器输出电压Vp0＝1V。
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