CN114323694B

CN114323694B - 面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统

Info

Publication number: CN114323694B
Application number: CN202111672353.2A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 刘积昊; 赵言正; 吴泽华; 张莹; 孙艳坤; 张威
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; Civil Aviation University of China
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; Civil Aviation University of China
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: CN114323694A

Abstract

本发明提供一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，包括牵引小车、飞机模拟模块、牵引联接模拟模块、飞机前起落架模拟模块、信号采集处理模块、第一拉压力传感器和转角传感器；牵引小车通过牵引联接模拟模块连接飞机前起落架模拟模块；飞机模拟模块连接飞机前起落架模拟模块；第一拉压力传感器连接于牵引小车与牵引联接模拟模块之间；转角传感器连接牵引联接模拟模块；第一拉压力传感器、转角传感器和飞机前起落架模拟模块的第二拉压力传感器与信号采集处理模块通信连接。本发明的一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，结构简单,可用于验证自动作业牵引运动控制系统的控制原理与性能。

Description

面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统

技术领域

本发明涉及飞机牵引滑行运动控制性能的原理验证系统领域，尤其涉及一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统。

背景技术

随着航空业的发展和民用需求的不断提升，航空飞机数量与日俱增。现有技术的飞机牵引车需要专业驾驶员、指挥、机上人员和监护人员等多人协作才能完成飞机牵引作业，任务繁杂，耗时耗力。为此需要一种自动作业牵引运动控制系统，能够自动把飞机牵引到指定位置。由于实车实验耗时耗力且不易组织，我们急需一种小车飞机牵引作业实验平台，用于验证上述自动作业牵引运动控制系统的控制原理与性能。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，可用于验证自动作业牵引运动控制系统的控制原理与性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，包括一牵引小车、一飞机模拟模块、一牵引联接模拟模块、一飞机前起落架模拟模块、一信号采集处理模块、一第一拉压力传感器和一转角传感器；所述牵引小车通过所述牵引联接模拟模块连接所述飞机前起落架模拟模块；所述飞机模拟模块连接所述飞机前起落架模拟模块；所述第一拉压力传感器连接于所述牵引小车与所述牵引联接模拟模块之间；所述转角传感器连接所述牵引联接模拟模块；所述飞机前起落架模拟模块包括一第二拉压力传感器；所述第一拉压力传感器、所述转角传感器和所述第二拉压力传感器与所述信号采集处理模块通信连接；所述信号采集处理模块设置于所述牵引小车。

优选地，所述牵引小车采用阿克曼式牵引小车；所述牵引小车的后端下部安装有平行设置的两滑轨；所述牵引联接模拟模块可沿所述滑轨滑动地连接于所述滑轨上；还包括一拉压力传感器支架，所述拉压力传感器支架固定于所述牵引小车；所述第一拉压力传感器连接于所述拉压力传感器支架与所述牵引联接模拟模块之间。

优选地，所述滑轨的端部设置有限位块。

优选地，所述牵引联接模拟模块包括：两滑块、一U字形滑动托架、一交叉滚子回转轴承、一转角传感器输入轴套和一万向节；所述U字形滑动托架两端分别与一所述滑块固定连接并通过所述滑块可沿所述滑轨滑动地连接于所述滑轨上；所述U字形滑动托架中部与所述交叉滚子回转轴承的外圈固定连接；所述万向节通过所述转角传感器输入轴套与所述交叉滚子回转轴承的内圈固定连接。

优选地，所述飞机前起落架模拟模块包括一拉压力传感器法兰、所述第二拉压力传感器、一前起落架法兰和一前起落架；所述前起落架通过轴承安装在所述飞机模拟模块上；所述前起落架与所述前起落架法兰固定连接；所述第二拉压力传感器的一端与所述前起落架法兰固定连接，所述第二拉压力传感器的另一端通过所述拉压力传感器法兰与所述万向节固定连接。

优选地，所述转角传感器通过一转角传感器法兰与所述U字形滑动托架固定连接；所述转角传感器的输入轴与所述转角传感器输入轴套固定连接。

优选地，所述信号采集处理模块包括4路力信号采集通道，并具有可切换的两种数据保存方式，所述数据保存方式包括本地数据存储和远程无线传输。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

通过牵引小车、飞机模拟模块、牵引联接模拟模块、飞机前起落架模拟模块、信号采集处理模块、第一拉压力传感器和转角传感器的配合，可用于验证自动作业牵引运动控制系统的控制原理与性能。飞机前起落架模拟模块与飞机模拟模块相连作为牵引滑行运行模式原理验证系统的大质量负载；第一拉压力传感器用于感知沿小车前进方向上的动态力信号；第二拉压力传感器用于感知牵引滑行过程中沿前起落架方向上的动态力信号；转角传感器用于感知飞机前起落架模拟模块绕牵引联接模拟模块的动态转动角；信号采集处理模块采集各传感器的信号，通过力信号与运动控制信息的融合来评估牵引运动控制策略性能。

附图说明

图1为本发明实施例的面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的牵引小车的结构示意图；

图3为图2中A区域的放大图；

图4为本发明实施例的牵引小车与飞机模拟模块的连接结构示意图；

图5为图4中B区域的放大图；

图6为本发明实施例的牵引小车的仰视图；

图7为图6中C区域的放大图；

图8为本发明实施例的牵引联接模拟模块与飞机前起落架模拟模块的连接结构示意图；

图9为本发明实施例的转角传感器与U字形滑动托架的连接结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图图1～图9，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1～图9，本发明实施例的一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，包括一牵引小车1、一飞机模拟模块2、一牵引联接模拟模块3、一飞机前起落架模拟模块4、一信号采集处理模块、一第一拉压力传感器10和一转角传感器8；牵引小车1通过牵引联接模拟模块3连接飞机前起落架模拟模块4；飞机模拟模块2连接飞机前起落架模拟模块4；第一拉压力传感器10连接于牵引小车1与牵引联接模拟模块3之间；转角传感器8连接牵引联接模拟模块3；飞机前起落架模拟模块4包括一第二拉压力传感器42；第一拉压力传感器10、转角传感器8和第二拉压力传感器42与信号采集处理模块通信连接；信号采集处理模块设置于牵引小车1。

牵引小车1采用阿克曼式牵引小车；牵引小车1的后端下部安装有平行设置的两滑轨5；牵引联接模拟模块3可沿滑轨5滑动地连接于滑轨5上；还包括一拉压力传感器支架7，拉压力传感器支架7固定于牵引小车1；第一拉压力传感器10连接于拉压力传感器支架7与牵引联接模拟模块3之间。

滑轨5的端部设置有限位块6。

牵引联接模拟模块3包括：两滑块31、一U字形滑动托架32、一交叉滚子回转轴承33、一转角传感器输入轴套34和一万向节35；U字形滑动托架32两端分别与一滑块31固定连接并通过滑块31可沿滑轨5滑动地连接于滑轨5上；U字形滑动托架32中部与交叉滚子回转轴承33的外圈固定连接；万向节35通过转角传感器输入轴套34与交叉滚子回转轴承33的内圈固定连接。当牵引小车1牵引飞机模拟模块2做滑移运动时，牵引联接模拟模块3受飞机模拟模块2拉力或推力沿着滑轨5平动，限位块6起限位保护作用，此时第一拉压力传感器10接收来自牵引联接模拟模块3的输入信号，并把该沿着牵引小车1前进方向的动态力信号传递给信号采集处理模块。

飞机前起落架模拟模块4包括一拉压力传感器法兰41、第二拉压力传感器42、一前起落架法兰43和一前起落架44；前起落架44通过轴承安装在飞机模拟模块2上；前起落架44与前起落架法兰43固定连接；第二拉压力传感器42的一端与前起落架法兰43固定连接，第二拉压力传感器42的另一端通过拉压力传感器法兰41与万向节35固定连接。牵引小车1牵引飞机模拟模块2做滑移运动时，飞机模拟模块2所受推压力会经由前起落架44、前起落架法兰43传递到第二拉压力传感器42，第二拉压力传感器42会把沿着前起落架44的动态力信号传递给信号采集处理模块。

转角传感器8通过一转角传感器法兰9与U字形滑动托架32固定连接；转角传感器8的输入轴与转角传感器输入轴套34固定连接。在飞机牵引滑行运动过程中，飞机前起落架模拟模块4的转角会经由万向节35、转角传感器输入轴套34传递到转角传感器8的输入轴，以此测出牵引滑行过程中前起落架44的动态转角信号，并传递给信号采集处理模块。

信号采集处理模块包括4路力信号采集通道，并具有可切换的两种数据保存方式，数据保存方式包括本地数据存储和远程无线传输。

牵引小车1通过牵引联接模拟模块3连接飞机前起落架模拟模块4，飞机前起落架模拟模块4与飞机模拟模块2相连作为系统的大质量负载。

牵引小车1仅具备前行和左右转向功能，牵引小车1转向运动时，飞机模拟模块2通过飞机前起落架模拟模块4绕牵引联接模拟模块3的转动而实现滑行转向，在牵引滑行过程中，第一拉压力传感器10用于感知沿小车前进方向上的动态力信号；第二拉压力传感器42用于感知牵引滑行过程中沿前起落架44方向上的动态力信号；转角传感器8用于感知飞机前起落架模拟模块4绕牵引联接模拟模块3的动态转动角；信号采集处理模块采集各传感器的信号，通过力信号与运动控制信息的融合来评估牵引运动控制策略性能。

在实际牵引滑行过程中，面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统工作过程如下：飞机模拟模块2在牵引小车1牵引下做牵引滑行运动，飞机模拟模块2会带动与之连接的飞机前起落架模拟模块4，牵引联接模拟模块3受到飞机前起落架模拟模块4推压力会沿着滑轨5滑动，由于第一拉压力传感器10安装在拉压力传感器支架7和牵引联接模拟模块3之间，牵引联接模拟模块3沿着滑轨5滑动会引起第一拉压力传感器10形变，从而测出飞机牵引滑行过程中沿牵引小车1前进方向的动态力信号；与此同时，飞机前起落架模拟模块4上的第二拉压力传感器42也会在飞机模拟模块2的推拉作用下发生形变，以此测出沿着前起落架44方向的动态力信号；飞机前起落架模拟模块4是通过万向节35和转角传感器输入轴套34与转角传感器8连接，由于万向节35结构的特殊性，可以把与地面不垂直的前起落架44转角传递到与地面垂直的转角传感器8输入轴上，以此测出飞机牵引滑行过程中的前起落架44动态转角信号。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims

1.一种面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，其特征在于，包括一牵引小车、一飞机模拟模块、一牵引联接模拟模块、一飞机前起落架模拟模块、一信号采集处理模块、一第一拉压力传感器和一转角传感器；所述牵引小车通过所述牵引联接模拟模块连接所述飞机前起落架模拟模块；所述飞机模拟模块连接所述飞机前起落架模拟模块；所述第一拉压力传感器连接于所述牵引小车与所述牵引联接模拟模块之间；所述转角传感器连接所述牵引联接模拟模块；所述飞机前起落架模拟模块包括一第二拉压力传感器；所述第一拉压力传感器、所述转角传感器和所述第二拉压力传感器与所述信号采集处理模块通信连接；所述信号采集处理模块设置于所述牵引小车；

所述牵引小车采用阿克曼式牵引小车；所述牵引小车的后端下部安装有平行设置的两滑轨；所述牵引联接模拟模块可沿所述滑轨滑动地连接于所述滑轨上；还包括一拉压力传感器支架，所述拉压力传感器支架固定于所述牵引小车；所述第一拉压力传感器连接于所述拉压力传感器支架与所述牵引联接模拟模块之间；

所述滑轨的端部设置有限位块；

所述牵引联接模拟模块包括：两滑块、一U字形滑动托架、一交叉滚子回转轴承、一转角传感器输入轴套和一万向节；所述U字形滑动托架两端分别与一所述滑块固定连接并通过所述滑块可沿所述滑轨滑动地连接于所述滑轨上；所述U字形滑动托架中部与所述交叉滚子回转轴承的外圈固定连接；所述万向节通过所述转角传感器输入轴套与所述交叉滚子回转轴承的内圈固定连接。

2.根据权利要求1所述的面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，其特征在于，所述飞机前起落架模拟模块包括一拉压力传感器法兰、所述第二拉压力传感器、一前起落架法兰和一前起落架；所述前起落架通过轴承安装在所述飞机模拟模块上；所述前起落架与所述前起落架法兰固定连接；所述第二拉压力传感器的一端与所述前起落架法兰固定连接，所述第二拉压力传感器的另一端通过所述拉压力传感器法兰与所述万向节固定连接。

3.根据权利要求2所述的面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，其特征在于，所述转角传感器通过一转角传感器法兰与所述U字形滑动托架固定连接；所述转角传感器的输入轴与所述转角传感器输入轴套固定连接。

4.根据权利要求3所述的面向牵引滑行运行模式牵引运动控制性能的原理验证系统，其特征在于，所述信号采集处理模块包括4路力信号采集通道，并具有可切换的两种数据保存方式，所述数据保存方式包括本地数据存储和远程无线传输。