CN110979732A - 防滑刹车控制系统试验台 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及半实物仿真试验领域，公开了一种防滑刹车控制系统试验台。本发明包括试验管控系统、实时仿真系统、刹车模拟装置、机轮驱动装置、负载模拟装置；试验管控系统与实时仿真系统连接；实时仿真系统包括模型解算装置、总线通讯模拟器，模型解算装置用于解算试验管控系统生成的数学模型，试验管控系统与模型解算装置连接，模型解算装置与总线通讯模拟器连接，总线通讯模拟器与模拟刹车装置、机轮驱动装置连接；负载模拟装置与刹车模拟装置连接。本发明实施例提供的防滑刹车控制系统试验台，使得试验台的试验过程成本低、试验结果置信度高。

Description

防滑刹车控制系统试验台

技术领域

本发明实施例涉及半实物仿真试验领域，特别涉及一种防滑刹车控制系统试验台。

背景技术

飞机防滑刹车控制系统是飞机的重要组成部分之一，飞机防滑刹车控制系统决定了飞机能否顺利的起飞和降落，在飞机安全系统中起着至关重要的作用。防滑刹车控制系统研究过程中，需要使用试验台进行试验并研制。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的飞机防滑刹车控制系统试验台在试验过程中，会有置信度低、成本高的问题。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种防滑刹车控制系统试验台，使得试验台的试验过程成本低、试验结果置信度高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种防滑刹车控制系统试验台，包括试验管控系统、实时仿真系统、刹车模拟装置、机轮驱动装置、负载模拟装置；试验管控系统与实时仿真系统连接；实时仿真系统包括模型解算装置、总线通讯模拟器，模型解算装置用于解算试验管控系统生成的数学模型，试验管控系统与模型解算装置连接，模型解算装置与总线通讯模拟器连接，总线通讯模拟器与模拟刹车装置、机轮驱动装置连接；负载模拟装置与刹车模拟装置连接。

本发明实施方式相对于现有技术而言，试验管控系统建立模型后，实时仿真系统解算模型并根据解算结果向后续系统发送控制信号，后续系统中的实物设备模拟刹车装置和机轮驱动装置接收到控制信号后做出相应的动作，实现数学模型与实物设备结合起来配合试验，同时通过负载模拟装置模拟真实环境中的负载情况，可以使试验最大限度的模拟飞机真实环境，实现试验台成本低、试验结果置信度高的效果。

另外，数学模型包括机轮模型、起落架模型、跑道模型、刹车装置模型、气动模型、机体模型、运动模型、大气模型中的至少一种。限定模型的具体类型，同时将实验室无法搭建的工况环境使用模型进行模拟，使得试验更加完善，在实验室就可以进行飞机防滑刹车控制系统联试试验。

另外，试验台还包括实体装置，实体装置与实时仿真系统连接。使试验台在试验过程中可以将模型与实体装置进行快速切换，模型与实体装置可以任意组合进行模拟试验，使试验验证周期短，提高了研制开发效率，便于系统的迭代验证。

另外，实体装置包括机轮、起落架、刹车装置中的至少一种。

另外，试验管控系统包括K个主控计算机，K为大于0的正整数，K个主控计算机与实时仿真系统连接；K个主控计算机中至少一个主控计算机连接有人机交互平台。试验管控系统由多个主控计算机构成，其中一个主控计算机连接有人机交互平台，可以实现在线调整参数功能。

另外，K个主控计算机中至少一个主控计算机连接有数据显示装置。使试验管控系统可以直接显示数据并进行数据监控。

另外，K个主控计算机中至少一个主控计算机连接有液压能源系统，液压能源系统还与刹车模拟装置连接。使试验管控系统通过主控计算机向液压能源系统发送液压控制指令，液压能源系统为刹车模拟装置提供液压动力。

另外，液压能源系统包括泵源以及泵源控制器、冷却设备、冷却控制器；泵源与泵源控制器连接，冷却设备与冷却控制器连接；泵源控制器、冷却控制器连接主控计算机，泵源连接刹车模拟装置。限定液压能源系统的具体组成部件及连接关系，并通过设置冷却设备对液压能源系统进行冷却。

另外，刹车模拟装置连接有刹车力传感器，机轮驱动装置连接有轮速传感器，刹车力传感器、轮速传感器分别与实时仿真系统连接。刹车力传感器记录刹车模拟装置所输出的刹车力数据，轮速传感器记录机轮驱动装置所输出的轮速数据，并将刹车力数据、轮速数据反馈给实时仿真系统形成动态闭环，以进行更准确的控制。

另外，试验台还包括刹车控制盒，刹车控制盒分别与刹车力传感器、实时仿真系统连接。刹车控制盒与刹车力传感器连接，接收刹车力传感器的制动力反馈信息，并根据制动力反馈更精确的控制刹车，与实时仿真系统连接，接收实时仿真系统的电控指令，执行刹车操作。

另外，试验台还包括刹车操作装置，刹车操作装置连接于刹车控制盒。刹车操作装置接收操作人员的人工刹车操作指令，并发送给刹车控制盒控制刹车。

另外，试验台还包括试验台架，刹车模拟装置、机轮驱动装置、负载模拟装置安装于试验台架上。刹车模拟装置、机轮驱动装置、负载模拟装置集成安装于试验台架上，使试验台各组成部分更紧凑。

另外，试验台还包括液压阀组和液压管路，液压阀组和液压管路安装于试验台架上。使刹车系统部件更加完整。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图2是根据本发明第二实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图3是根据本发明第三实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图4是根据本发明第四实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图5是根据本发明第五实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图6是根据本发明第六实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图7是根据本发明第七实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图8是根据本发明第八实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图；

图9是根据本发明第九实施方式的防滑刹车控制系统试验台示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用

本发明的第一实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台，如图1所示，包括试验管控系统1、实时仿真系统2、刹车模拟装置3、机轮驱动装置4、负载模拟装置5。试验管控系统1与实时仿真系统2连接；实时仿真系统2包括模型解算装置21、总线通讯模拟器22，模型解算装置21用于解算试验管控系统1生成的数学模型，试验管控系统1与模型解算装置21连接，模型解算装置21与总线通讯模拟器22连接，总线通讯模拟器22与模拟刹车装置3、机轮驱动装置4连接；负载模拟装置5与刹车模拟装置3连接。

试验管控系统1是整个试验系统的主控系统，负责系统的设计开发与控制。系统设计开发包括数学模型的开发、测试用例的开发、各接口ICD的开发、控制程序开发，整个试验管理程序、参试设备管理、参试模型管理、数据监控程序等试验管控的程序软件均运行于试验管控系统1，以实现对系统的控制。实时仿真系统2是整个试验系统的核心支撑层。所有开发的数学模型、测试用例均在实时仿真分系统2上进行实时化的运行，从而进行系统的动态试验。根据设计的测试用例，系统依照设计的时序，在模型解算装置21内对各数学模型进行解算，并将解算的结果发送给总线通讯模拟器22，再通过总线通讯模拟器22向后续整个试验系统的各个物理模拟设备，包括刹车模拟装置3、机轮驱动装置4、负载模拟装置5发送控制信号，以控制刹车模拟装置3、机轮驱动装置4、负载模拟装置5执行相应的指令，实现数学模型与物理模拟设备结合试验。

另外，模型解算装置21的硬件部分由实时仿真机以及I/O扩展机构成，软件部分采用RedhatLinux实时操作系统以及RT-LAB实时仿真管理软件的组合，以此实现高性能、高速度、高精度的实时化计算，在实时化的前提下保证系统能够依照正确的时序进行高精度数据解算。实时仿真系统2与试验管理系统1之间可以通过以太网TCP/IP协议进行数据交互，以实现试验管理系统1开发设计的数学模型、测试用例以及试验管理程序等数据准确快速的传输到实时仿真系统2中。

需要说明的是，为了便于理解和说明，本实施例中例举了模型解算装置21的具体构成以及实时仿真系统2与试验管理系统1之间的连接方式。本实施例不对实时仿真系统2中模型解算装置21的具体构成进行限制，也不对实时仿真系统2与试验管理系统1之间的连接方式进行限制，只要能实现实时仿真系统2与试验管理系统1各自作用的，都在本发明实施例的保护范围内。

本发明的第二实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，数学模型包括机轮模型、起落架模型、跑道模型、刹车装置模型、气动模型、机体模型、运动模型、大气模型中的至少一种。

试验管理系统1建立的数学模型不仅包括机轮模型、起落架模型、跑道模型、刹车装置模型等几种实物装置对应的模型，还包括气动模型、机体模型、运动模型、大气模型等几种工况环境模型。如图2所示，为了便于理解和说明，本实施例以试验管理系统1建立机轮模型、跑道模型、大气模型为例，本实施例不对数学模型的具体数量做限制。试验管理系统1开发设计机轮模型、跑道模型、大气模型后，将机轮模型、跑道模型、大气模型的数据传输给实时仿真系统2中的模型解算装置21，模型解算装置21对这三种数学模型进行解算，计算在大气模型数据的环境条件下、跑道模型数据的环境条件下的机轮运转情况，以此得到机轮运转工况的模拟数据，包括机轮负载数据、机轮速度数据、机轮刹车装置刹车力数据等，根据解算的数据结果得到负载模拟装置5、机轮驱动装置4、刹车模拟装置3的控制指令，然后再将控制指令发送至总线通讯模拟器22，由总线通讯模拟器22将控制指令发送至负载模拟装置5、机轮驱动装置4、刹车模拟装置3以供执行相应的指令。

本实施例中，不仅将实物装置通过使用数学模型进行模拟，使试验成本低，并且易于更替；而且同时将实验室无法搭建的工况环境使用数学模型进行模拟，使得试验更加完善，在实验室就可以进行飞机防滑刹车控制系统联试试验。

本发明的第三实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第三实施方式中，试验台还包括实体装置，所述实体装置与实时仿真系统连接。实体装置包括机轮、起落架、刹车装置中的至少一种。

如图3所示，为了便于理解和说明，本实施例以实体装置包括机轮6和起落架7为例，本实施例不对实体装置的具体数量做限制。机轮6分别与负载模拟装置5、机轮驱动装置4、刹车模拟装置3、起落架7连接，其中刹车模拟装置3用于控制机轮6刹车，机轮驱动装置4用于控制机轮6的转速，负载模拟装置5用于模拟机轮6的负载环境，起落架7用于配合机轮6模拟实际使用情况下降落时机轮6的工作环境。当选择使用机轮6进行试验时，则模型解算装置21不解算机轮模型，而是将实物机轮6与其他数学模型结合试验。模型解算装置21解算跑道模型与大气模型后，控制机轮6在跑道模型、大气模型所示的数据下进行运动，以模拟机轮6在实际工况下的刹车情况。当选择不使用实物机轮6时，则解算机轮模型来进行模拟。

本实施例中，通过随意组合模型与实体装置进行模拟试验，并且使试验台在试验过程中可以快速切换模型与实体装置的使用，使试验验证周期短，提高了研制开发效率，便于系统的迭代验证。

本发明的第四实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第四实施方式与第三实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第四实施方式中，试验管控系统1包括K个主控计算机，K为大于0的正整数，K个主控计算机与实时仿真系统2连接；K个主控计算机中至少一个主控计算机连接有人机交互平台。

如图4所示，为了便于理解和说明，本实施例以试验管控系统1包括3个主控计算机为例，分别是主控计算机11、主控计算机12、主控计算机13，其中主控计算机11连接有人机交互平台111，本实施例不对主控计算机的具体数量做限制。在试验过程中，通过使用人机交互平台111，可以随时调整试验参数，以实现对试验过程的人工控制。

本实施例中，通过使用与主控计算机连接的人机交互平台，可以实现在线调整参数功能。

本发明的第五实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第五实施方式与第四实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第五实施方式中，如图5所示，主控计算机12连接有数据显示装置121。

试验过程中，数据显示装置121可以显示试验过程中的各个参数以及试验情况，包括机轮模型、跑道模型、大气模型的数据，以及模型解算后的控制指令，还有动态显示负载模拟装置5、机轮驱动装置4、刹车模拟装置3的动作状态，都可以在数据显示装置121中进行显示，以便于使用者更好的观察试验过程与结果，也可以通过数据动态显示进行数据监控。

本实施例中，通过使用与主控计算机12连接的数据显示装置121，实现试验数据的动态显示以及进行数据监控。

本发明的第六实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第六实施方式与第五实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第六实施方式中，如图6所示，主控计算机13连接有液压能源系统8，液压能源系统8还与刹车模拟装置3连接。优选的，液压能源系统8包括泵源81以及泵源控制器82、冷却设备83、冷却控制器84；泵源81与泵源控制器82连接，冷却设备83与冷却控制器84连接；泵源控制器82、冷却控制器84连接主控计算机13，泵源81连接刹车模拟装置3。

主控计算机13连接泵源控制器82、冷却控制器84并发出控制指令，通过泵源控制器82、冷却控制器84来控制泵源81和冷却设备83，泵源81用于为刹车模拟装置3提供液压动力，使得刹车模拟装置3执行刹车动作，冷却设备83用于对泵源81、刹车模拟装置3以及其余需要冷却的实物装置进行冷却，防止装置过热导致装置损坏以及试验结果不准确。

本实施例中，通过使用液压能源系统8为刹车模拟装置3提供液压动力，并通过设置冷却设备83对泵源81、刹车模拟装置3等设备进行冷却，以提高试验台的试验能力。

本发明的第七实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第七实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第七实施方式中，如图7所示，刹车模拟装置3连接有刹车力传感器9，机轮驱动装置4连接有轮速传感器10，刹车力传感器9、轮速传感器10分别与实时仿真系统2连接。

刹车力传感器9用于记录刹车模拟装置3所输出的刹车力数据，轮速传感器10用于记录机轮驱动装置4所输出的轮速数据，并将刹车力数据、轮速数据传输反馈回实时仿真系统2，以形成动态闭环，实时观测刹车力数据、轮速数据的变化，并根据刹车力数据、轮速数据的实时变化进行控制与调整，实现整个试验的精细、及时的控制。

本实施例中，通过使用刹车力传感器9、轮速传感器10在系统中形成数据的动态闭环，将刹车力数据、轮速数据实时反馈给实时仿真系统2，以进行更准确的控制。

本发明的第八实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第八实施方式与第七实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第八实施方式中，试验台还包括刹车控制盒11和刹车操作装置12，刹车控制盒11分别与刹车力传感器9、实时仿真系统2连接；刹车操作装置12连接于刹车控制盒11。

刹车控制盒11用于接收刹车力传感器9反馈回的刹车力数据，并将刹车力数据传输回实时仿真系统2，刹车控制盒11还用于连接刹车操作装置12，刹车操作装置12用于人工操控刹车，试验人员可以通过使用刹车操作装置12对刹车模拟装置3进行人工控制，使试验方式更加灵活。刹车控制盒11与实时仿真系统2连接，可以接收实时仿真系统2的电控指令，控制刹车模拟装置3执行刹车操作。

本实施例中，通过使用刹车控制盒11与刹车操作装置12，使得刹车模拟装置3既可以由实时仿真系统2进行电控，也可以由人工控制，使试验方式更加灵活。

本发明的第九实施方式涉及一种防滑刹车控制系统试验台。第九实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第九实施方式中，如图9所示，试验台还包括液压阀组13、液压管路14和试验台架15，液压阀组13、液压管路14、刹车模拟装置3、机轮驱动装置4、负载模拟装置5安装于试验台架15上。

本实施例中，液压阀组13、液压管路14、刹车模拟装置3、机轮驱动装置4、负载模拟装置5均集成安装于试验台架1上，使得整个试验台结构集成化，各组成部分更加紧凑。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，包括试验管控系统、实时仿真系统、刹车模拟装置、机轮驱动装置、负载模拟装置；

所述试验管控系统与所述实时仿真系统连接；所述实时仿真系统包括模型解算装置、总线通讯模拟器，所述模型解算装置用于解算所述试验管控系统生成的数学模型，所述试验管控系统与所述模型解算装置连接，所述模型解算装置与所述总线通讯模拟器连接，所述总线通讯模拟器与所述模拟刹车装置、所述机轮驱动装置连接；所述负载模拟装置与所述刹车模拟装置连接。

2.根据权利要求1所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述数学模型包括机轮模型、起落架模型、跑道模型、刹车装置模型、气动模型、机体模型、运动模型、大气模型中的至少一种。

3.根据权利要求1至2任一项所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括实体装置，所述实体装置与所述实时仿真系统连接。

4.根据权利要求3所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述实体装置包括机轮、起落架、刹车装置中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验管控系统包括K个主控计算机，K为大于0的正整数，K个所述主控计算机与所述实时仿真系统连接；K个所述主控计算机中至少一个所述主控计算机连接有人机交互平台。

6.根据权利要求5所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，K个所述主控计算机中至少一个所述主控计算机连接有数据显示装置。

7.根据权利要求6所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述K个所述主控计算机中至少一个所述主控计算机连接有液压能源系统，所述液压能源系统还与所述刹车模拟装置连接。

8.根据权利要求7所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述液压能源系统包括泵源以及泵源控制器、冷却设备、冷却控制器；所述泵源与所述泵源控制器连接，所述冷却设备与所述冷却控制器连接；

所述泵源控制器、所述冷却控制器连接所述主控计算机，所述泵源连接所述刹车模拟装置。

9.根据权利要求8所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述刹车模拟装置连接有刹车力传感器，所述机轮驱动装置连接有轮速传感器，所述刹车力传感器、所述轮速传感器分别与所述实时仿真系统连接。

10.根据权利要求9所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括刹车控制盒，所述刹车控制盒分别与所述刹车力传感器、所述实时仿真系统连接。

11.根据权利要求10所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括刹车操作装置，所述刹车操作装置连接于所述刹车控制盒。

12.根据权利要求11所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括试验台架，所述刹车模拟装置、所述机轮驱动装置、所述负载模拟装置安装于所述试验台架上。

13.根据权利要求12所述的防滑刹车控制系统试验台，其特征在于，所述试验台还包括液压阀组和液压管路，所述液压阀组和所述液压管路安装于所述试验台架上。

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