CN113002799B - 一种电动飞机牵引车控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动飞机牵引车控制系统和方法，包括S1：将待牵引的飞机的参数输入到整车控制器，计算所需的牵引力；S2：根据电动飞机牵引车的牵引限制参数和S1中的牵引力调整电机的转速输出对应控制曲线；S3：当电动飞机牵引车即将进入牵引状态时，识别待牵引的飞机的型号，匹配对应的控制曲线进入自动飞机牵引模式；S4：实时将牵引信息和控制曲线进行匹配，若不匹配则报警并退出自动飞机牵引模式，进入人工操作行驶，若匹配则继续自动牵引行驶。本发明根据飞机的参数和电动飞机牵引车的参数，得到不同型号飞机的控制曲线，再通过识别飞机型号直接匹配控制曲线进入牵引状态，减少了计算时间，提高了牵引效率。

Description

一种电动飞机牵引车控制系统和方法
技术领域
本发明涉及电动牵引车技术领域，特别涉及一种电动飞机牵引车控制系统和方法。
背景技术
飞机在转向或进入跑道时，往往需要使用牵引车进行牵引。以往在使用传统燃油车时，若使用大型飞机牵引车牵引中小型飞机时，可能出现牵引速度过快或牵引力过大而造成牵引机构或飞机的损坏。
故在一般情况下，牵引飞机一般是由电动飞机牵引车牵引对应吨位的飞机，但这样就导致飞机牵引车利用率较低。同时仍然会出现各种各样的意外情况，最常见的是飞机的刹车没有松开，而飞机牵引车已经开始启动推动，此时飞机牵引杆上的剪切销则会出现断裂的现象，影响飞机的正常起飞。
另外电动飞机牵引车在牵引或推动不同机型的飞机，因飞机总质量相差较大，则牵引效率可能会大大降低，影响电动飞机牵引车的续航。
发明内容
针对现有技术中电动飞机牵引车牵引效率较低的问题，本发明提出一种电动飞机牵引车控制系统和方法，通过牵引力、车速等参数计算控制曲线，调整电机转速，从而实现不同飞机型号自动匹配对应控制曲线，提高牵引效率。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种电动飞机牵引车控制系统，包括整车控制器，还包括与整车控制器分别连接的数据采集单元和电机转速控制单元；
所述数据采集单元，用于采集待牵引飞机的参数，参数包括飞机的型号和总重量；
所述整车控制器，用于根据待牵引飞机的参数计算牵引力并传输到电机转速控制单元；
所述电机转速控制单元，用于根据牵引力和电动飞机牵引车的限制参数调整电机转速。
优选的，还包括电流检测单元，用于检测电动飞机牵引车的起步电流。
优选的，还包括防错判断单元，用于检测电动飞机牵引车是否出现故障。
本发明还提供一种电动飞机牵引车控制方法，具体包括以下步骤：
S1：将待牵引的飞机的参数输入到整车控制器，计算所需的牵引力；
S2：根据电动飞机牵引车的牵引限制参数和不同型号待牵引的飞机所需牵引力计算初始控制值以调整电机的转速；
S3：当电动飞机牵引车即将进入牵引状态时，识别待牵引的飞机的型号，进入飞机牵引模式，匹配对应的初始控制值；
S4：实时将牵引信息和牵引限制参数进行匹配，若不匹配则报警并退出自动飞机牵引模式，进入人工操作行驶，若匹配则继续行驶；
S5：当电动飞机牵引车完成牵引后，退出自动飞机牵引模式，切换到平常行驶模式，牵引限制参数解除。
优选的，所述S1中，牵引力的计算公式为：
F＝M*g*0.8，F表示牵引力，M为当前飞机的起飞重量，g表示重力加速度。
优选的，所述电动飞机牵引车的牵引限制参数包括最高车速、最大牵引力以及最大牵引加减速度。
优选的，所述S2中，电机转速的控制方式为：
V＝P+A*D，P＝μ*Fmax   (1)
公式(1)中，V表示转速，P为初始控制值；A表示加速度参数；D为油门踏板角度；μ为常量系数；Fmax为牵引机型的最大牵引力。
优选的，所述S3中，识别待牵引的飞机的型号的方法包括人工识别和自动识别：人工识别为直接选择飞机型号，自动识别为通过摄像头识别飞机大小形状以判断飞机型号或通过机场调度管理系统接收飞机型号并人工确认复核。
优选的，还包括防错判定：
电动飞机牵引车启动，整车控制器未接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1并与平常行驶模式起步电流I2进行比对，若I2＜I1，则表示电动飞机牵引车出现故障，弹出报警信息，提醒驾驶员。
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过输入多种型号飞机的参数和电动飞机牵引车的参数，得到对应的控制曲线，再通过识别飞机型号直接匹配控制曲线进入牵引状态，减少了计算时间，提高了牵引效率。本发明可以覆盖更多的机型，提高电动飞机牵引车的使用效率且不超速，提高了安全性；牵引力不超标，防止牵引杆剪切销或飞机的损坏。
附图说明：
图1为根据本发明示例性实施例的一种电动飞机牵引车控制系统示意图。
图2为根据本发明示例性实施例的一种电动飞机牵引车控制方法示意图。
图3为根据本发明示例性实施例的电机效率MAP图示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种电动飞机牵引车控制系统，包括整车控制器、显示器、数据采集单元、换挡控制单元和电机转速控制单元，显示器、数据采集单元、换挡控制单元和电机转速控制单元分别和整车控制器连接。
所述数据采集单元，用于采集待牵引飞机的参数，参数包括飞机的型号和总重量；
所述整车控制器，用于根据待牵引飞机的参数计算牵引力并传输到电机转速控制单元；
所述电机转速控制单元，用于根据牵引力和电动飞机牵引车的限制参数调整电机转速，输出控制曲线。
显示器，用于显示电动飞机牵引车的牵引信息，牵引信息包括速度和牵引力。
换挡控制单元，用于切换电动飞机牵引车的飞机牵引模式和平常行驶模式。
还包括电流检测单元和防错判断单元。电流检测单元用于检测电动飞机牵引车的起步电流I1并传输到防错判断单元，防错判断单元用于检测电动飞机牵引车是否出现故障。
电动飞机牵引车启动，若整车控制器接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1，若超过平常行驶模式起步电流I2但未超过最大工作电流Imax(即I2＜I1＜Imax)，则电动飞机牵引车整车行驶；若整车控制器未接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1，超过平常行驶模式起步电流I2过多时但未超过最大工作电流Imax，即I2＜I1＜Imax，则表示电动飞机牵引车出现故障，弹出报警信息，提醒驾驶员。
如图2所示，本发明提供一种电动飞机牵引车控制方法，具体包括以下步骤：
S1：将待牵引的飞机的参数输入到整车控制器，计算所需的牵引力。
本实施例中，飞机的参数为飞机起飞的总重量，即飞机本身的重量、人的重量、物体的重量等之和，这些都是可以在起飞前统计出来的，当然为便于快速计算，可以取飞机的承重最大值进行计算。不同型号的飞机在出产前，都会有不同的飞机最大载重量。因此牵引力F的计算公式为：F＝M*g*0.8，M为当前飞机的起飞重量。
S2：根据电动飞机牵引车的牵引限制参数和不同型号待牵引的飞机所需牵引力计算初始控制值以调整电机的转速。
本实施例中，电动飞机牵引车包括飞机牵引模式和平常行驶模式。当需要牵引飞机时需进入飞机牵引模式，而为确保飞机牵引模式的工作安全，具有牵引限制参数。电动飞机牵引车的牵引限制参数包括最高车速、最大牵引力以及最大牵引加减速度等指标。最高车速：按照民航牵引飞机要求，牵引或推动飞机时，不超过5KM/H；牵引加减速度：限定加速度或减速度最大值，避免急加速和急减速，可降低整车能源消耗，使得牵引更加平滑；最大牵引力Fmax的计算公式为：Fmax＝Mf*g*0.8，Mf为当前飞机的最大起飞重量。
本实施例中，在电动飞机牵引车行驶过程，电机转速与车速成正比对应关系，电动飞机牵引车的电机在不同转速时，效率不一样。每个电机都有自身的效率MAP图(采用MATLAB软件事先绘制，如图3所示)，在牵引飞机时，通过油门踏板控制车速时，控制器控制加减速让电动飞机牵引车的行驶车速尽快且更多时间工作在电机的预设效率工作区(例如预设效率不低于70％，对应的预设车速为4KM/H)。
行驶系统在不带变速箱由电机直接驱动行驶时，通常来说5KM/H车速对应的电机转速约为500-600RPM，低于此转速时，通常电机效率会低于80％，并且转速越低效率损失越大。因此需要将电动飞机牵引车的车速在最短时间内达到预设车速，从而使得电机的效率不低于预设效率。
本发明的目的是同一个电动飞机牵引车可以牵引不同型号(吨位)的飞机，而在牵引不同型号的飞机时，电动飞机牵引车的车速达到预设车速的时间是不一样的。例如当同一个电动飞机牵引车牵引工作时，牵引300吨飞机对应的牵引力明显大于牵引50吨飞机对应的牵引力，此时牵引300吨飞机的电动飞机牵引车加速时间要大于50吨的飞机，从而使得电机输出效率达到预设效率工作区的时间较长，即电机的输出效率较低，进而使得电动飞机牵引车的牵引效率低。
因此需要给电动飞机牵引车的一个初始控制值P，能帮助电机提高初始控制以更快地提高电机的转速。电机是采用转速控制，转速V的简易控制公式为：V＝P+A*D，P为初始控制值；可通过实际参数标定得到一个不超过最大牵引加速度的加速度参数A；D为油门踏板角度。加上初始控制值P，使油门响应更加积极，使车速在最短时间从零到预设车速，这样就使得电动飞机牵引车的电机在最短时间在预设效率工作区运行。
即在电动飞机牵引车行驶过程，不加油门时，默认将初始控制值P提高以提高转速，P＝μ*Fmax，μ为常量系数，Fmax为牵引机型的最大牵引力。
S3：当电动飞机牵引车即将进入牵引状态时，识别待牵引的飞机的型号，进入飞机牵引模式，控制器匹配出对应的初始控制值。
本实施例中，不同型号的飞机在出厂前，都会有不同的飞机最大载重量，即具有不同的牵引力。则根据牵引力、车速和加速度等可计算出电动飞机牵引车所需电机转速，从而匹配对应的初始控制值，按照初始控制值进入飞机牵引模式。
本实施例中，不同型号的飞机对应的初始控制值已经存储在电动飞机牵引车的整车控制器，一种飞机对应一种初始控制值，因此只需识别出待牵引的飞机的型号，电动飞机牵引车即可按照对应的初始控制值调整电机的转速进入飞机牵引模式。
本实施例中，飞机的型号可通过人工进行确认，再按动开关选择对应的飞机，整车控制器接收到信号后，按照匹配的初始控制值调整电机转速。还可通过传感器识别飞机型号，例如通过摄像头识别飞机大小形状可判断飞机型号，或通过机场调度管理系统实现电动飞机牵引车与调度台实时通信，接收飞机型号，此时也可进行人工确认复核对错。
S4：整车控制器记录电动飞机牵引车牵引信息并显示在显示器，实时将牵引信息(车速、加速度等)和牵引限制参数进行匹配，若不匹配(即车速大于最高车速或加速度大于最大加速度)显示器会显示相应故障并报警，驾驶员通过开关关闭控制系统的自动飞机牵引模式，手动选择车速和牵引力或机型的限制参数继续进行牵引工作。
本实施例中，电动飞机牵引车的车速过快，会导致刹车或转弯出现困难，易造成安全隐患，因此需进行限制。
本实施例中，手动会增加驾驶室员操作难度，并且也有出错的概率，故应该以自动为主，手动仅应急。
S5：当电动飞机牵引车完成牵引或推动状态后，通过换挡器选择退出自动飞机牵引模式，切换到平常行驶模式，牵引限制参数解除。
本发明还包括防错判定：
本实施例中，电动飞机牵引车包括飞机牵引模式和平常行驶模式，对应第一档位和第二档位。当需要牵引飞机时，驾驶员未选择飞机牵引模式(飞机牵引模式会限制最高车速)，则牵引飞机时电动飞机牵引车会出现车速过快的现象，易造成安全隐患，因此需要牵引飞机时需进入飞机牵引模式，是由驾驶员切换单独的飞机牵引档位进入，此时整车控制器会接收到第一档位切换信号。
当电动飞机牵引车处于平常行驶模式，起步只有自身克服阻力的力即可，消耗的功率很小，故起步电流I2很小，而电动飞机牵引车处于飞机牵引模式时，一般是牵引飞机，需克服飞机的自身的阻力，因此起步电流本来就要比平常行驶模式的起步电流I2大。
电动飞机牵引车启动，若整车控制器接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1，若超过平常行驶模式起步电流I2过多时但未超过最大工作电流Imax，即I2＜I1＜Imax，则电动飞机牵引车整车行驶；若整车控制器未接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1，超过平常行驶模式起步电流I2过多时但未超过最大工作电流Imax，即I2＜I1＜Imax，则表示电动飞机牵引车出现故障，弹出报警信息，提醒驾驶员。
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 (5)

1.一种电动飞机牵引车控制方法，其特征在于，包括整车控制器，还包括与整车控制器分别连接的数据采集单元和电机转速控制单元；
所述数据采集单元，用于采集待牵引飞机的参数，参数包括飞机的型号和总重量；
所述整车控制器，用于根据待牵引飞机的参数计算牵引力并传输到电机转速控制单元；
所述电机转速控制单元，用于根据牵引力和电动飞机牵引车的限制参数调整电机转速；
具体包括以下步骤：
S1：将待牵引的飞机的参数输入到整车控制器，计算所需的牵引力；
S2：根据电动飞机牵引车的牵引限制参数和不同型号待牵引的飞机所需牵引力计算初始控制值以调整电机的转速；
电机转速的控制方式为：
V＝P+A*D，P＝μ*Fmax (1)
公式(1)中，V表示转速，P为初始控制值；A表示加速度参数；D为油门踏板角度；μ为常量系数；Fmax为牵引机型的最大牵引力；
S3：当电动飞机牵引车即将进入牵引状态时，识别待牵引的飞机的型号，进入飞机牵引模式，匹配对应的初始控制值；
S4：实时将牵引信息和牵引限制参数进行匹配，若不匹配则报警并退出自动飞机牵引模式，进入人工操作行驶，若匹配则继续行驶；
S5：当电动飞机牵引车完成牵引后，退出自动飞机牵引模式，切换到平常行驶模式，牵引限制参数解除。
2.如权利要求1所述的一种电动飞机牵引车控制方法，其特征在于，所述S1中，牵引力的计算公式为：
F＝M*g*0.8，F表示牵引力，M为当前飞机的起飞重量，g表示重力加速度。
3.如权利要求1所述的一种电动飞机牵引车控制方法，其特征在于，所述电动飞机牵引车的牵引限制参数包括最高车速、最大牵引力以及最大牵引加减速度。
4.如权利要求1所述的一种电动飞机牵引车控制方法，其特征在于，所述S3中，识别待牵引的飞机的型号的方法包括人工识别和自动识别：人工识别为直接选择飞机型号，自动识别为通过摄像头识别飞机大小形状以判断飞机型号或通过机场调度管理系统接收飞机型号并人工确认复核。
5.如权利要求1所述的一种电动飞机牵引车控制方法，其特征在于，还包括防错判定：
电动飞机牵引车启动，整车控制器未接收第一档位切换信号时，整车控制器判定当前起步电流I1并与平常行驶模式起步电流I2进行比对，若I2＜I1，则表示电动飞机牵引车出现故障，弹出报警信息，提醒驾驶员。
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