CN109733642B - 基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统及方法，包括试验设计模块、翼尖制动器实物、硬件在环仿真器、实验测量标定模块和翼尖制动器模型。试验设计模块将试验工况传输给翼尖制动器实物，硬件在环仿真器和实验测量标定模块。实验测量标定模块对比翼尖制动器实物、翼尖制动器模型动态特性信息之间的差异，通过硬件在环仿真器控制翼尖制动器模型参数调整，直至翼尖制动器模型达到工况的精度需求。能够保证模型标定的置信度，同时能够有效减少试验工况及人为失误，从而有效减小实物验证次数，缩短高升力控制系统翼尖刹车装置研发周期和成本。
Description
技术领域
本发明属于航空试验技术领域，涉及一种制动器模型标定系统及方法，尤其涉及一种大型固定翼飞机襟翼与缝翼基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统及方法。
背景技术
随着航空工业的不断发展，采用V模型的生命周期模型被普遍采用。基于模型的虚拟验证作为V模型的生命周期模型的活动之一，能够在架构选择和权衡中、系统集成、验证和确认起到重要作用，能够有效减小实物验证次数，缩短研发周期和成本，主机和供应商正在研发过程中逐步应用。
襟翼与缝翼翼尖制动器是飞机飞控作动系统中的重要组成部分，建模仿真方法也被应用到襟翼与缝翼翼尖制动器。由于建模仿真所用的数学模型考虑因素有限，无法准确模拟襟翼与缝翼翼尖制动器的实物运行状态，仿真结果与实物动态特性存在较大差异，一定程度上降低了襟翼与缝翼翼尖制动器模型仿真的置信度，无法满足基于模型的虚拟验证要求。
现有的作法是通过试验手段人工标定仿真模型参数，但由于襟翼与缝翼翼尖制动器动态特性复杂，工况多，影响参数多等特点，为了保证模型仿真的置信度，需要同时对襟翼与缝翼翼尖制动器的工作包线尽可能覆盖到，因而试验项目很多，模型标定工作量巨大，且容易存在因人为失误传递过程中丢失数据，过程不可控。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种满足高升力系统翼尖制动器模型仿真的置信度，减小模型标定工作量，减小人为失误的制动器模型标定系统及方法。
技术方案
一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统，其特征在于包括试验设计模块、翼尖制动器实物、翼尖制动控制器、硬件在环仿真器、实验测量标定模块、可变负载模型、翼尖制动器模型和可变负载实物；试验设计模块与翼尖制动器实物、翼尖制动控制器、硬件在环仿真器、实验测量标定模块、可变负载实物连接，根据输入的影响因素和水平，生成多种试验工况，按照工况顺序将参数输入给翼尖制动器实物、翼尖制动控制器、硬件在环仿真器、可变负载实物，并将实验测量标定模块的模型标定反馈结果记录，动态修正试验工况；翼尖制动器实物与翼尖制动控制器、硬件在环仿真器、可变负载实物和试验设计模块连接，根据翼尖制动控制器输出的激励，对可变负载实物进行制动或解除制动，将输出结果数据反馈给硬件在环仿真器；翼尖制动控制器与试验设计模块、翼尖制动器实物、硬件在环仿真器连接，根据试验设计模块在各种工况的输出参数，生成制动和解除制动的指令或动作，控制翼尖制动器实物进行制动和制动解除，并将生成制动和解除制动的指令或动作以信号形式反馈给硬件在环仿真器；硬件在环仿真器与试验设计模块、翼尖制动器实物、翼尖制动控制器、实验测量标定模块、可变负载模型、翼尖制动器模型、可变负载实物连接，将翼尖制动控制器反馈的信号转换成翼尖制动器模型的激励，将可变负载实物反馈的信号转换成的可变负载模型的激励，控制变负载实物的转速和扭矩，通过实验测量模块的输入实时控制翼尖制动器实物、翼尖制动器模型反馈的位置、力矩；实验测量标定模块与试验设计模块、硬件在环仿真器连接，根据硬件在环仿真器传递的数据比较翼尖制动器实物、翼尖制动器模型之间的差异，并生成翼尖制动器实物、翼尖制动器模型的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器及试验设计模块；可变负载模型与硬件在环仿真器、翼尖制动器模型连接，根据硬件在环仿真器的输入控制向翼尖制动器模型上施加的虚拟力矩和转速；翼尖制动器模型与硬件在环仿真器、可变负载模型连接，根据硬件在环仿真器的输入对可变负载模型制动和解除制动；可变负载实物与硬件在环仿真器、翼尖制动器实物连接，根据硬件在环仿真器的输入控制向翼尖制动器实物上施加的虚拟力矩和转速。
一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：向试验设计模块输入对翼尖制动器实物的影响因素和水平，采用试验设计方法生成多种试验工况及对应的工况顺序，所述的试验工况包括分别与翼尖制动器实物、翼尖制动控制器、硬件在环仿真器、可变负载实物对应的参数；
步骤2：试验设计模块按照试验工况1向可变负载实物输入参数初值，向硬件在环仿真器输入变负载实物的目标转速和扭矩；可变负载实物根据输入参数初值运行，同时将扭矩和转速反馈给硬件在环仿真器(4)，硬件在环仿真器比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；硬件在环仿真器将可变负载实物反馈的信号转换成的可变负载模型的激励，使可变负载模型达到目标转速和扭矩的误差允许范围内；
步骤3：试验设计模块按照试验工况1向翼尖制动控制器输入参数初值，向硬件在环仿真器输入翼尖制动控制器的响应时间和动态特性；翼尖制动控制器根据输入参数初值运行，同时将响应时间和动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器，硬件在环仿真器比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；
步骤4：试验设计模块按照试验工况1向翼尖制动器实物输入参数初值，向硬件在环仿真器输入翼尖制动器实物的目标动态特性，翼尖制动器实物在输入参数和翼尖制动控制器的触发下运行，同时将动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器，硬件在环仿真器比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；硬件在环仿真器将翼尖制动器实物的动态特性信息传递给翼尖制动器模型，翼尖制动器模型在输入动态特性信息运行，同时翼尖制动器模型将动态特性信息反馈给硬件在环仿真器；
步骤5：硬件在环仿真器将翼尖制动器实物、翼尖制动器模型反馈的动态特性信息传递给实验测量标定模块，实验测量标定模块对比翼尖制动器实物、翼尖制动器模型动态特性信息之间的差异，并生成翼尖制动器实物、翼尖制动器模型的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器；硬件在环仿真器根据动态调整信号分别调整翼尖制动器实物、翼尖制动器模型相关参数，直至实验测量标定模块对比翼尖制动器实物、翼尖制动器模型动态特性信息之间的差异达到工况1的精度需求，将精度数据传递试验设计模块，试验设计模块将精度与工况对应记录；
步骤6：依次根据工况顺序重复步骤2～步骤5，直至所有试验工况模型标定完成。
步骤2～4中差值调整方法采用PID或自适应。
有益效果
本发明提出的一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统及方法，本发明能够通过试验设计既能保证襟翼与缝翼翼尖制动器模型标定的置信度，同时能够有效减少试验工况，模型标定工作量巨大，能够有效减小实物验证次数，缩短研发周期和成本；还能够采用硬件在环仿真器和实验测量标定模块自动标定模型，减少人为失误造成的研发浪费。
附图说明
图1本发明所述的一种高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统的结构组成图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统，包括试验设计模块1、翼尖制动器实物2、翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、实验测量标定模块5、可变负载模型6、翼尖制动器模型7和可变负载实物8。
试验设计模块1与翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、实验测量标定模块5、可变负载实物8、翼尖制动器实物2连接，能够根据输入的对翼尖制动器实物影响因素和水平，采用试验设计方法生成多种试验工况及工况顺序，所述的试验工况包括分别与翼尖制动器实物2、翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、可变负载实物8对应的参数，按照工况顺序依次将参数分别输入给翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、可变负载实物8、翼尖制动器实物2，并能将实验测量标定模块5的模型标定反馈结果进行记录。
翼尖制动器实物2与翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、可变负载实物8连接，能够根据翼尖制动控制器3输出的激励，对可变负载实物8进行制动，能够将翼尖制动器实物2输出的动态特性数据反馈给硬件在环仿真器4。
翼尖制动控制器3与试验设计模块1、翼尖制动器实物2、硬件在环仿真器4连接，能够根据试验设计模块1在各种工况的输出参数，生成制动和解除制动的指令或动作，控制翼尖制动器实物2进行制动和制动解除，并能将生成制动和解除制动的指令或动作以信号形式反馈给硬件在环仿真器4。
硬件在环仿真器4与试验设计模块1、翼尖制动器实物2、翼尖制动控制器3、实验测量标定模块5、可变负载模型6、翼尖制动器模型7、可变负载实物8连接，能将翼尖制动控制器3反馈的信号转换成翼尖制动器模型7的激励，能够将变负载模型6反馈的角度、速度、加速度和转动惯量转换成可变负载模型6的激励，能控制变负载实物8的转速和扭矩，能通过实验测量模块5的输入实时控制翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7反馈的位置、力矩。
实验测量标定模块5与试验设计模块1、硬件在环仿真器4连接，可根据硬件在环仿真器4传递的数据比较翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7之间的差异，并生成翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器4及试验设计模块1。
可变负载模型6与硬件在环仿真器4、翼尖制动器模型7连接，能够根据硬件在环仿真器4的输入控制向翼尖制动器模型7上施加的虚拟力矩、转速。
翼尖制动器模型7与硬件在环仿真器4、可变负载模型6连接，能够根据硬件在环仿真器4的输入对可变负载模型6制动和解除制动。
可变负载实物8与硬件在环仿真器4、翼尖制动器实物2连接，能够根据硬件在环仿真器4的输入控制向翼尖制动器实物2上施加的虚拟力矩、转速。
一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定方法，步骤如下：
步骤1：试验人员向试验设计模块1的输入影响因素和水平后，试验设计模块1生成多种试验工况和试验工况的顺序；步骤2：试验设计模块1通过硬件在环仿真器4控制可变负载实物8达到工况要求的目标转速和扭矩后，硬件在环仿真器4采集可变负载实物8的电压、电流传输给可变负载模型6，硬件在环仿真器4控制可变负载模型6达到工况要求的目标转速和扭矩；步骤3：硬件在环仿真器4控制翼尖制动控制器3达到工况要求的响应时间和动态特性；步骤4：试验人员根据试验设计模块1的提示调整好翼尖制动器实物2状态后，硬件在环仿真器4通过翼尖制动控制器3控制翼尖制动器实物2的动态特性达到工况要求的目标动态特性，硬件在环仿真器4采集翼尖制动器实物2的响应时间和动态特性传输给翼尖制动器模型7，硬件在环仿真器4控制翼尖制动器模型7的动态特性达到工况要求的目标动态特性；步骤5：硬件在环仿真器4将采集到的翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7反馈的动态特性信息传递给实验测量标定模块5，实验测量标定模块5通过对比翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7动态特性信息之间的差异，通过硬件在环仿真器4调整翼尖制动器模型7相关参数，直至实验测量标定模块5对比翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7动态特性信息之间的差异达到精度需求。
实施例1：
步骤1：向试验设计模块1输入对翼尖制动器实物2的影响因素和水平(影响因素比如：电压；水平比如：18vDC、20Vdc、24Vdc)，采用试验设计方法生成多种试验工况及对应的工况顺序，所述的试验工况包括分别与翼尖制动器实物2、翼尖制动控制器3、硬件在环仿真器4、可变负载实物8对应的参数；
步骤2：试验设计模块1按照试验工况1向可变负载实物8输入参数初值(比如可变负载实物8的转动惯量)，向硬件在环仿真器4输入变负载实物8的目标转速和扭矩；可变负载实物8根据输入参数初值运行，同时可变负载实物8将力矩、转速信息反馈给硬件在环仿真器4，硬件在环仿真器4比较反馈值和目标值，通过控制可变负载实物8的电压和电流使反馈值和目标值的差值调整在误差允许范围内；硬件在环仿真器4根据可变负载实物8反馈的电压和电流生成控制信号传递给可变负载模型6，调整可变负载模型6的虚拟电压、电流达到目标转速和扭矩的误差允许范围内；所述的误差调整方法包括但不仅限于PID、自适应；
步骤3：在可变负载实物8和可变负载模型6调整好的情况下，试验设计模块1按照试验工况1向翼尖制动控制器3输入参数初值，向硬件在环仿真器4输入翼尖制动控制器3的响应时间和动态特性；翼尖制动控制器3根据输入参数初值运行，同时翼尖制动控制器3将响应时间和动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器4，硬件在环仿真器4比较反馈值和目标值，通过控制翼尖制动控制器3的流体压力和阀开度变化使反馈值和目标值的差值调整在误差允许范围内；所述的误差调整方法包括但不仅限于PID、自适应；翼尖制动控制器3给翼尖制动器实物2输入信号控制翼尖制动器实物2制动或解除制动；
步骤4：试验设计模块1按照试验工况1向翼尖制动器实物2输入参数初值，向硬件在环仿真器4输入翼尖制动器实物2的目标动态特性，翼尖制动控制器3按照目标响应时间和动态特性控制向翼尖制动器实物2传递流体压力和阀开度变化，翼尖制动器实物2制动或解除制动。翼尖制动器实物2在输入参数和翼尖制动控制器3的触发下运行，同时将翼尖制动器实物2的动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器4，硬件在环仿真器4通过比较反馈与目标动态特性的差值，控制达到翼尖制动器实物2的目标动态特性。硬件在环仿真器4将翼尖制动器实物2、翼尖制动控制器3的动态特性信息传递给翼尖制动器模型7，控制翼尖制动器模型7将动态特性达到目标动态特性；
步骤5：硬件在环仿真器4将采集到的翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7反馈的动态特性信息传递给实验测量标定模块5，实验测量标定模块5对比翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7动态特性信息之间的差异，并生成翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器4；硬件在环仿真器4根据动态调整信号分别调整翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7相关参数(包括位置、力矩)，直至实验测量标定模块5对比翼尖制动器实物2、翼尖制动器模型7动态特性信息之间的差异达到工况1的精度需求，将精度数据传递试验设计模块1，试验设计模块1将精度与工况对应记录；
步骤6：依次根据工况顺序重复步骤2～步骤5，直至所有试验工况模型标定完成。
Claims (3)
1.一种基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统，其特征在于包括试验设计模块(1)、翼尖制动器实物(2)、翼尖制动控制器(3)、硬件在环仿真器(4)、实验测量标定模块(5)、可变负载模型(6)、翼尖制动器模型(7)和可变负载实物(8)；试验设计模块(1)与翼尖制动器实物(2)、翼尖制动控制器(3)、硬件在环仿真器(4)、实验测量标定模块(5)、可变负载实物(8)连接，根据输入的影响因素和水平，生成多种试验工况，按照工况顺序将参数输入给翼尖制动器实物(2)、翼尖制动控制器(3)、硬件在环仿真器(4)、可变负载实物(8)，并将实验测量标定模块(5)的模型标定反馈结果记录，动态修正试验工况；翼尖制动器实物(2)与翼尖制动控制器(3)、硬件在环仿真器(4)、可变负载实物(8)和试验设计模块(1)连接，根据翼尖制动控制器(3)输出的激励，对可变负载实物(8)进行制动或解除制动，将输出结果数据反馈给硬件在环仿真器(4)；翼尖制动控制器(3)与试验设计模块(1)、翼尖制动器实物(2)、硬件在环仿真器(4)连接，根据试验设计模块(1)在各种工况的输出参数，生成制动和解除制动的指令或动作，控制翼尖制动器实物(2)进行制动和制动解除，并将生成制动和解除制动的指令或动作以信号形式反馈给硬件在环仿真器(4)；硬件在环仿真器(4)与试验设计模块(1)、翼尖制动器实物(2)、翼尖制动控制器(3)、实验测量标定模块(5)、可变负载模型(6)、翼尖制动器模型(7)、可变负载实物(8)连接，将翼尖制动控制器(3)反馈的信号转换成翼尖制动器模型(7)的激励，将可变负载实物(8)反馈的信号转换成的可变负载模型(6)的激励，控制变负载实物(8)的转速和扭矩，通过实验测量标定 模块(5)的输入实时控制翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)反馈的位置、力矩；实验测量标定模块(5)与试验设计模块(1)、硬件在环仿真器(4)连接，根据硬件在环仿真器(4)传递的数据比较翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)之间的差异，并生成翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器(4)及试验设计模块(1)；可变负载模型(6)与硬件在环仿真器(4)、翼尖制动器模型(7)连接，根据硬件在环仿真器(4)的输入控制向翼尖制动器模型(7)上施加的虚拟力矩和转速；翼尖制动器模型(7)与硬件在环仿真器(4)、可变负载模型(6)连接，根据硬件在环仿真器(4)的输入对可变负载模型(6)制动和解除制动；可变负载实物(8)与硬件在环仿真器(4)、翼尖制动器实物(2)连接，根据硬件在环仿真器(4)的输入控制向翼尖制动器实物(2)上施加的虚拟力矩和转速。
2.一种权利要求1所述的基于高升力控制系统翼尖刹车装置的模型标定系统实现的标定方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：向试验设计模块(1)输入对翼尖制动器实物(2)的影响因素和水平，采用试验设计方法生成多种试验工况及对应的工况顺序，所述的试验工况包括分别与翼尖制动器实物(2)、翼尖制动控制器(3)、硬件在环仿真器(4)、可变负载实物(8)对应的参数；
步骤2：试验设计模块(1)按照试验工况1向可变负载实物(8)输入参数初值，向硬件在环仿真器(4)输入变负载实物(8)的目标转速和扭矩；可变负载实物(8)根据输入参数初值运行，同时将扭矩和转速反馈给硬件在环仿真器(4)，硬件在环仿真器(4)比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；硬件在环仿真器(4)将可变负载实物(8)反馈的信号转换成的可变负载模型(6)的激励，使可变负载模型(6)达到目标转速和扭矩的误差允许范围内；
步骤3：试验设计模块(1)按照试验工况1向翼尖制动控制器(3)输入参数初值，向硬件在环仿真器(4)输入翼尖制动控制器(3)的目标响应时间和动态特性；翼尖制动控制器(3)根据输入参数初值运行，同时将响应时间和动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器(4)，硬件在环仿真器(4)比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；
步骤4：试验设计模块(1)按照试验工况1向翼尖制动器实物(2)输入参数初值，向硬件在环仿真器(4)输入翼尖制动器实物(2)的目标动态特性，翼尖制动器实物(2)在输入参数和翼尖制动控制器(3)的触发下运行，同时将动态特性信息反馈给向硬件在环仿真器(4)，硬件在环仿真器(4)比较反馈值和目标值，将两者的差值调整在误差允许范围内；硬件在环仿真器(4)将翼尖制动器实物(2)的动态特性信息传递给翼尖制动器模型(7)，翼尖制动器模型(7)在输入动态特性信息运行，同时翼尖制动器模型(7)将动态特性信息反馈给硬件在环仿真器(4)；
步骤5：硬件在环仿真器(4)将翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)反馈的动态特性信息传递给实验测量标定模块(5)，实验测量标定模块(5)对比翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)动态特性信息之间的差异，并生成翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)的动态特性相关参数的调整信号，输出给硬件在环仿真器(4)；硬件在环仿真器(4)根据动态调整信号分别调整翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)相关参数，直至实验测量标定模块(5)对比翼尖制动器实物(2)、翼尖制动器模型(7)动态特性信息之间的差异达到工况1的精度需求，将精度数据传递试验设计模块(1)，试验设计模块(1)将精度与工况对应记录；
步骤6：依次根据工况顺序重复步骤2～步骤5，直至所有试验工况模型标定完成。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于步骤2～4中差值调整方法采用PID或自适应。
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| CN109733642A (zh) | 2019-05-10 |
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