DE60308678T2

DE60308678T2 - Verzögerungsabhängiger blockierschutzregler mit veränderbarer verzögerungsschwelle

Info

Publication number: DE60308678T2
Application number: DE60308678T
Authority: DE
Inventors: Lee Michael Mainville ZIEROLF
Original assignee: Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: DE60308678D1; ATE340725T1; IL165315A0; US6711488B2; EP1507691A1; EP1507691B1; WO2003099622A1; US20030220731A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft generell Bremssteuersysteme und insbesondere eine verbesserte Antiblockier-Bremssteuervorrichtung auf Radverlangsamungs-Basis mit adaptivem Verlangsamungs-Schwellwert.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Antiblockier-Bremssteuervorrichtungen werden seit vielen Jahren weithin verwendet. Im einfachsten Sinn vergleicht eine Antiblockier-Bremssteuervorrichtung die von einem Radgeschwindigkeitssensor abgeleitete Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (z.B. eines Automobils, Flugzeugs etc.) mit der von einer Sekundär- oder Referenzquelle abgeleiteten Fahrzeuggeschwindigkeit. Falls festgestellt wird, dass das Rad übermäßig schleudert, wird der auf das Rad aufgebrachte Bremsdruck gelöst, und dem Rad wird eine Wiederaufnahme der korrekten Geschwindigkeit ermöglicht.
Ein fundamentales Problem bei praktisch sämtlichen Antiblockier-Bremssteuervorrichtungen betrifft das Feststellen eines akzeptablen Ausmaßes des Schleuderns. Bei zwei Typen von Steuervorrichtungen, die generell bekannt sind, werden unterschiedliche Techniken verwendet. Der erste Typ von Antiblockier-Steuervorrichtung arbeitet auf Verlangsamungs-Basis. Kurz ausgedrückt differenziert die auf Verlangsamungs-Basis arbeitende Steuervorrichtung die Radgeschwindigkeit, um festzustellen, wie schnell sich die Radgeschwindigkeit verändert. Falls sich das Rad zu schnell verlangsamt, wird ein übermäßiges Schleudern angenommen, und die Steuervorrichtung reduziert den Betrag des auf die Bremsen übertragenen Drucks.
Ein zweiter Typ von Antiblockier-Bremssteuervorrichtung beruht auf einen Modell der μ-Rutschkurve, welche die Oberflächenreibeigenschaften von Reifen zu Straße beschreibt. Die Differenz zwischen der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird als Rutschgeschwindigkeit bezeichnet. Die Rutschgeschwindigkeit wird mit einem vordefinierten Setzpunkt der μ-Rutschkurve verglichen, um so ein akzeptables Ausmaß an Schleudern zu erzielen.
Antiblockier-Steuervorrichtungen, die auf der μ-Rutschkurve basieren, sind oft rechnerisch komplex und erfordern mehrere Sensoren zum Messen der Radgeschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit etc. Folglich können auf Verlangsamungs-Basis arbeitende Antiblockier-Steuervorrichtungen als einfacherer Ansatz bevorzugt werden. Auf Verlangsamungs-Basis arbeitende Antiblockier-Steuervorrichtungen sind jedoch in der Vergangenheit nicht hinreichend adaptiv zur Anpassung an die variierenden Reifen/Oberflächen-Bedingungen (z.B. Nässe- oder Vereisungsbedingungen) gewesen, was das Bestimmen eines akzeptablen Ausmaßes des Schleudern betrifft. Eine Versagen bei der Anpassung an variierende Bedingungen kann dazu führen, dass die Antiblockier-Steuervorrichtung den Bremsdruck vorzeitig löst und/oder nicht in der Lage ist, ein übermäßiges Schleudern adäquat zu steuern.
Angesichts der oben angeführten Probleme bei herkömmlichen Antiblockier-Bremssteuervorrichtungen besteht auf dem Gebiet ein beträchtlicher Bedarf an einer Antiblockier-Steuervorrichtung, die dahingehend adaptiv ist, dass sie veränderliche Reifen-/Oberflächenbedingungen handhaben kann. Zudem besteht ein beträchtlicher Bedarf an einer derartigen Antiblockier-Steuervorrichtung, die nicht rechnerisch aufwendig ist, nicht mehrere Sensoren erfordert etc.
Das U.S.-Patent Nr. 6,178,370, erteilt an Michael L. Zierolf, befasst sich erfolgreich mit den oben angeführten Problemen. Die Offenbarung des U.S.-Patents Nr. 6,178,370 wird hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen. Michael L. Zierolf, der auch der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist, hat an der im U.S.-Patent Nr. 6,178,370 beschriebenen Erfindung Verbesserungen vorgenommen und offenbart diese Verbesserungen im Folgenden.
EP-A-0936116, auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert, beschreibt eine auf Verlangsamungs-Basis arbeitende Antiblockier-Steuervorrichtung mit adaptivem Verlangsamungs-Schwellwert.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die folgenden Einzelheiten betreffen eine bevorzugte Ausführungsform der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei der die gemessene Radgeschwindigkeit verwendet wird, um die Bremssteuerung für ein Fahrzeug wie z.B. ein Flugzeug vorzunehmen. Die gemessene Radgeschwindigkeit wird differenziert, um die Verlangsamung des Rads zu bestimmen (Verlangsamungssignal ω'). Die gemessene Radgeschwindigkeit wird ferner zum Bestimmen einer Referenz-Radgeschwindigkeit (Referenz-Radgeschwindigkeitssignal ω_ref) verwendet. Die Referenz-Radgeschwindigkeit (Referenz-Radgeschwindigkeitssignal ω_ref) ist die geschätzte Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Antiblockier-Steuervorrichtung verwendet das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref um einen vorbestimmen Verlangsamungs-Schwellwert zu bestimmen. Bei dem vorbestimmten Verlangsamungs-Schwellwert handelt es sich um die maximale Verlangsamung, die das Rad halten kann, ohne dass ein übermäßiges Schleudern erfolgt. Die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung vergleicht das Verlangsamungssignal ω' mit dem vorbestimmten Verlangsamungs-Schwellwert. Falls sich das Rad schneller als der vorbestimmte Verlangsamungs-Schwellwert verlangsamt, reduziert die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung den auf die Bremsen ausgeübten Pilot-Befehlsdruck um einen Skalierungsfaktor. Wenn das Rad sich mit einer Rate zu verlangsamen beginnt, die kleiner ist als der vorbestimmte Verlangsamungs-Schwellwert, wird der Pilot-Befehlsdruck er höht, bis der volle Pilot-Befehlsdruck anderweitig aufgebracht wird. Somit ist die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung in der Lage, nur auf der Basis der gemessenen Radgeschwindigkeit zu arbeiten. Folglich werden keine zusätzlichen Sensoren benötigt. Beispielsweise kann ein optischer Kodierer, der an dem Rad selbst angeordnet ist, das gemessene Radgeschwindigkeitssignal erzeugen.
Bei oben aufgeführten bevorzugten Ausführungsform ist der vordefinierte Verlangsamungs-Schwellwert eine Funktion des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref. Die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung wählt den vordefinierten Verlangsamungs-Schwellwert auf der Basis der Fähigkeit des Rads, den Pilot-Befehlsbremsdruck ohne übermäßiges Schleudern zu halten. Das Auftreten eines übermäßigen Schleuderns wird angenommen, wenn sich das Rad zu schnell verlangsamt. Bei einer auf Verlangsamungs-Basis arbeitenden Steuervorrichtung kann ein übermäßiges Schleudern festgestellt werden, indem z.B. die Radgeschwindigkeit differenziert wird, um festzustellen, wie schnell sich die Radgeschwindigkeit verändert. Die vordefinierten Verlangsamungs-Schwellwerte werden auf der Basis der gewünschten Reaktionseigenschaften der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung vorbestimmt. Zwecks Reduzierung der rechnerischen Komplexität sind die vorde-finierten Verlangsamungs-Schwellwerte in einer Look-up-Tabelle enthalten. Die in der Look-up-Tabelle aufgeführten Werte werden durch Trial and Error gewählt, weitgehend in der gleichen Weise, in der die proportionalen und integralen Verstärkungsfaktoren einer herkömmlichen PI-Steuervorrichtung bestimmt werden. Dies bedeutet, dass mathematische Modelle des Flugzeugs und eines Landungs-Szenarios verwendet werden, um eine Auswertung eines bestimmten Sets von Verlangsamungs-Schwellwerten DT vorzunehmen. Beispielsweise wird, falls die Simulation ein übermäßiges, wiederholtes Schleudern bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit zeigt, der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref reduziert. Umgekehrt wird, falls bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit das Bremsen mit langsamer Reaktion erfolgt und Effizienz verloren geht, der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref erhöht. Generell sind bei höheren Radgeschwindigkeits-Referenzsignalen ω_ref höhere Verlangsamungs-Schwellwerte DT erforderlich.
Die bevorzugte Antiblockier-Steuervorrichtung passt sich an verschiedene Startbahnbedingungen an. Beispielsweise stellt die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung im Fall einer vereisten oder nassen Startbahn den Verlangsamungs-Schwellwert nach unten hin ein. Wenn wieder eine trockene oder normale Oberfläche der Startbahn vorhanden ist, erhöht die Antiblockier-Steuervorrichtung den Verlangsamungs-Schwellwert (ermöglicht dem Verlangsamungs-Schwellwert die Rückkehr zu Normalbedingungen). Die Antiblockier-Steuervorrichtung verwendet das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung, um festzustellen, wann ein niedrigeres Set von Verstärkungsfaktoren verwendet werden soll, die für eine vereiste oder nasse Oberfläche der Startbahn geeignet sind.
Die bevorzugte Antiblockier-Steuervorrichtung weist ferner ein Proportional-Verstärkungsfaktor-Modul auf. Eine proportionaler Verstärkungsfaktor wird der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung hinzugefügt, um deren Reaktion zu verbessern.
Ferner bietet die bevorzugte Antiblockier-Bremssteuervorrichtung ein teilweises Rücksetzen eines System-Integrators im Fall eines Rutschzustands. Wenn während einer Bremsoperation ein Rutschen erfolgt, wird der Druck auf die Bremse gedämpft oder gelöst. Ferner setzt die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung den System-Integrator auf eine abstimmbare Konstante zurück. Die abstimmbare Konstante kann im voraus bestimmt werden. Die abstimmbare Konstante kann z.B. fünfundsiebzig Prozent (75%) des Ausgangssignals von dem Auftreten des Rutschens betragen. Ferner wird durch das Rücksetzen des System-Integrators auf einen Prozentanteil des Ausgangssignals vor dem Auftreten des Rutschens die Reaktion verbessert, da keine Neustarten bei einem Ausgangssignal Null (0) erforderlich ist. Dieses teilweise Rücksetzen verhindert, dass unmittelbar nach dem Rut schen ein übermäßiger Bremsdruck auf das Rad aufgebracht wird, was den Vorgang des Rutschens verlängern würde.
Zusätzlich weist die bevorzugte Antiblockier-Steuervorrichtung eine Hysterese in der Druckableitungslogik auf. Eine derartige Hysterese beinhaltet das Verändern des Verstärkungsfaktors in der Druckableitungslogik zwischen demjenigen, der zum Feststellen eines Schleuder-Ereignisses verwendet wird, und demjenigen, der verwendet wird, um zu bestimmen, wann die Steuervorrichtung nach einem Ableitungszustand rückgesetzt werden soll. Durch die Einführung dieser Hysterese kann gewährleistet werden, dass das Rad auf einen Synchronzustand mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zurückgeht, bevor erneut ein Bremsdruck ausgeübt wird.
Ferner wird bei der bevorzugten Bremssteuervorrichtung das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung als oberer Grenzwert verwendet. Durch die Verwendung des Ausgangssignals der Antiblockier-Steuervorrichtung als oberer Grenzwert der Bremssteuervorrichtung verhindert die Antiblockier-Steuervorrichtung ein Divergieren der Bremssteuervorrichtung.
Gemäß einem bestimmten Aspekt der Erfindung ist eine Antiblockier-Bremssteuervorrichtung zum Steuern einer Bremsoperation eines Rads eines Fahrzeugs auf der Basis eines Radgeschwindigkeitssignals vorgesehen, das von einem mit dem Rad verbundenen Radgeschwindigkeitssensor erzeugt wird. Die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung weist einen Verlangsamungs-Schwellwert-Generator auf, der einen Verlangsamungs-Schwellwert auf der Basis der Fähigkeit des Rads wählt, einen Pilot-Befehlsdruck ohne übermäßiges Schleudern zu halten. Die Verlangsamungs-Schwellwerte des Verlangsamungs-Schwellwert-Generators sind in einer Look-up-Tabelle enthalten.
Zur Erzielung der oben aufgeführten Zwecke sowie mit diesen zusammenhängender Zwecke weist die Erfindung die in den Ansprüchen defi nierten Merkmale auf. In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen sind bestimmte veranschaulichende Aspekte der Erfindung detailliert aufgezeigt. Diese Aspekte geben jedoch nur einige wenige der verschiedenen Arten an, in denen die Prinzipien der Erfindung angewandet werden können. Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die Zeichnungen verdeutlicht, in denen folgendes gezeigt ist:
1 zeigt ein Blockschaltbild eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Bremssystems, das eine auf Verlangsamungs-Basis arbeitende Antiblockier-Steuervorrichtung mit adaptivem Verlangsamungs-Schwellwert aufweist;
2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der auf Verlangsamungs-Basis arbeitenden Antiblockier-Steuervorrichtung gemäß dem als Beispiel gewählten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Funktionsdiagramm des adaptiven Verlangsamungs-Schwellwert-Generators, der in der Antiblockier-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
4 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild des Rad-Referenzsignal-Generators, der in der Antiblockier-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist; und
5 zeigt ein Blockschaltbild des Bremssystems gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In der nun folgenden detaillierten Beschreibung sind identische Komponenten durchgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Um die vorliegende Erfindung deutlich und übersichtlich zu zeigen, sind die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgerecht, und bestimmte Merkmale können in teilweiser schematischer Darstellung wiedergegeben sein.
In der zunächst zu erläuternden 1 ist ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Bremssteuersystem, wie es bei einem Flugzeug verwendet wird, insgesamt mit 10 gekennzeichnet. Generell ist bei einem Flugzeug die Bremssteuervorrichtung um der funktionellen Modularität willen in einer Radpaar-Konfiguration strukturiert. Falls beispielsweise das Flugzeug zwei Räder auf der linken Seite des Flugzeugs und zwei Räder auf der rechten Seite hat, bilden die beiden äußeren Räder ein Paar, und die beiden inneren Räder bilden ein weiteres Paar. Innerhalb eines Paars existiert eine rechte Radsteuerung und eine linke Radsteuerung.
Die linken und rechten Radsteuerfunktionen sind mit Ausnahme des Radblockadeschutzes voneinander entkoppelt. Somit besteht die Grundeinheit aus der Steuerung eines einzigen Rads, bei dem es sich um das rechte oder das linke Rad handeln kann. Es versteht sich, dass der Ausdruck "Rad" in der hier vorliegenden Verwendung kollektiv sowohl die Felge als auch den Reifen bezeichnet.
Aus Gründen der Vereinfachung repräsentiert das in 1 gezeigte Bremssteuersystem 10 (im Folgenden als System 10 bezeichnet) die Grundeinheit zum Durchführen der Bremssteuerung eines einzelnen (linken oder rechten) Rads. Jedoch wird ersichtlich sein, dass unter Anwendung der glei chen erfinderischen Prinzipien auch die Steuerung für ein oder mehrere weitere Räder über ein oder mehrere entsprechende Systeme 10 oder ein einziges System vorgenommen werden kann. Ferner wird die vorliegende Erfindung anhand der Bremssteuerung für ein Flugzeug beschrieben. Dennoch wird ersichtlich sein, dass das Bremssteuersystem 10 mit der Antirutsch-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für praktisch jeden Typ von Fahrzeug verwendbar ist und nicht notwendigerweise auf die Bremssteuerung von Flugzeugen beschränkt ist.
Das System 10 enthält eine Pilot-Bremseinrichtung 12 zur Ermöglichung einer Bremssteuerung durch die Bedienungsperson. Ferner enthält das System 10 eine herkömmliche Bremssteuervorrichtung 14. Die Bremssteuervorrichtung 14 ist derart ausgebildet, dass sie ein Steuersignal T_output an eine Bremsbetätigungsvorrichtung 16 ausgibt, die in dem System 10 enthalten ist. Bei der Bremsbetätigungsvorrichtung 16 kann es sich um jeden herkömmlichen Typ von Bremsbetätigungsvorrichtung handeln (z.B. eine hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Bremsbetätigungsvorrichtung) zum Ausüben von Druck auf das (nicht gezeigte) Bremsmaterial in einer Bremsvorrichtung 18. Die Bremsvorrichtung 18 wiederum setzt das Rad 20 einem Bremsvorgang aus, indem sie in herkömmlicher Weise ein Brems-Drehmoment oder eine Bremskraft auf das Rad 20 ausübt. Das Rad 20 ist über eine (nicht gezeigte) herkömmliche Struktur mit dem Flugzeug (oder einem anderen Fahrzeug) verbunden.
Das System 10 weist ferner einen Radgeschwindigkeitssensor 22 auf, der die Winkelgeschwindigkeit oder Drehzahl des Rads 20 misst. Der Radgeschwindigkeitssensor 22 kann ein beliebiger herkömmlicher Sensor sein (z.B. auf der Basis eines optischen Kodierers etc.), der ein Ausgangssignal (d.h. ein gemessenes Radgeschwindigkeitssignal ω) erzeugt, welches die gemessene Geschwindigkeit des Rads 20 angibt.
Das gemessenes Radgeschwindigkeitssignal ω wird in eine im System 10 enthaltene, auf Verlangsamung basierende Antirutsch-Steuervor richtung 24 eingegeben. Wie noch eingehender erläutert wird, schätzt die Steuervorrichtung 24 die Verlangsamung des Rads 20 durch (in Bezug auf die Zeit) vorgenommenes Differenzieren des gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeitsignal ω, die von dem Radgeschwindigkeitssensor 32 ausgegeben wird. Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 vergleicht dann das Radverlangsamungssignal ω' mit einem vordefinierten Verlangsamungs-Schwellenwert. Auf der Basis des Vergleichs gibt die Steuervorrichtung 24 ein Antischleuder-Steuersignal k' aus, das in seinem Wert von "0" bis "1" variiert. Das Antischleuder-Steuersignal k' wird von der Antischleuder-Steuervorrichtung 24 an eine Multiplikationsvorrichtung 26 ausgegeben, die das Brems-Steuersignal T_output mit dem Wert des Antischleuder-Steuersignals k' multipliziert. Das resultierende modifizierte Brems-Steuersignal T'_output wird von der Multiplikationsvorrichtung 26 an die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 ausgegeben. Die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 bringt somit auf der Basis des modifizierten Brems-Steuersignals T_output eine Bremskraft auf das Rad 20 auf.
Wie im Folgenden im Zusammenhang mit 2-4 noch genauer beschrieben wird, steuert die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 effektiv den auf die Bremsvorrichtung 18 aufgebrachten Pilot-Befehlsdruck. Falls sich das Rad 20 z.B. schneller verlangsamt als der oben erwähnte Verlangsamungs-Schwellwert, reduziert die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 den Wert des Antischleuder-Steuersignals k'. Falls sich das Rad 20 mit einer Rate verlangsamt, die unterhalb derjenigen des vordefinierten Schwellenwerts liegt, steigt k auf "1" hin, bis ein vom Piloten befohlener voller Druck auf die Bremsvorrichtung 18 ausgeübt wird.
Ferner ist die Steuervorrichtung 34 in dem Sinn adaptiv, dass sie den vordefinierten Verlangsamungs-Schwellenwert auf der Basis der Fähigkeit des Rads 20 variiert, einen gegebenen Verlangsamungs-Betrag ohne übermäßiges Rutschen zu handhaben. Beispielsweise passt die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 den Verlangsamungs-Schwellenwert bei Auftreten einer vereisten oder nassen Startbahn-Oberfläche um einen Skalierungsfaktor nach unten hin an. Anschließend erhöht die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 den Verlangsamungs-Schwellwert beim Wiederauftreten einer trockenen oder normalen Startbahn-Oberfläche.
Zusätzlich weist die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung 24 ein Proportional-Verstärkungs-Modul auf. Das Proportional-Verstärkungs-Modul liefert einen Skalierungsfaktor oder Verstärkungsfaktor, um die Reaktion der Bremssteuervorrichtung zu verbessern. Die Anwendung des Proportional-Verstärkungsfaktors wird noch detailliert erläutert.
Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 führt ferner ein teilweises Rücksetzen des System-Integrators im Fall eines Schleuderns durch. Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 setzt das System auf einen Prozentanteil des Ausgangssignals vor dem Schleuderereignis zurück. Die Arbeitsweise der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 während eines Schleuderereignisses wird noch detailliert erläutert.
Ferner weist die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 eine Hysterese in der Druckableitungslogik auf. Die Hysterese wird verwendet, um festzustellen, wann die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 nach einem Ableitungszustand rückgesetzt werden soll. Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 verwendet einen höheren Verstärkungsfaktor, um zu bestimmen, wann die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 (d.h. das DUMP-Bar-Signal) auf Vor-Schleuder-Werte rückgesetzt werden soll. Der höhere Verstärkungsfaktor erlaubt dem Rad 20 das Wiederaufnehmen des Synchronbetriebs, bevor der Bremsdruck wieder auf das Rad 20 ausgeübt wird.
Die Steuervorrichtung 24 erhält ein ENABLE-Signal von der Bremssteuervorrichtung 14, um die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 während eines Bremsereignisses zu aktivieren (z.B. Aktivierung der Pilot-Bremsvorrichtung 12). Während eines Bremsereignisses, wie es durch Aktivierung der Pilot-Bremsvorrichtung 12 bestimmt wird, gibt die Bremssteuervorrichtung 14 ein aktives ENABLE-Signal (d.h. eine logische "1") an die Antiblo ckier-Steuervorrichtung 24 aus. Während eines Nicht-Bremsereignisses, wenn die Pilot-Bremsvorrichtung 12 nicht aktiviert ist, wird das ENABLE-Signal auf eine logische "0" gesetzt.
Die Arbeitsweise des Systems 10 wird nun allgemein beschrieben. Die Pilot-Bremsvorrichtung 12 weist ein Pedal oder eine äquivalente Vorrichtung auf. Während eines Bremsereignisses aktiviert der Pilot des Flugzeugs die Pilot-Bremsvorrichtung 12 durch Betätigen des Pedals (oder einer dem Pedal äquivalenten Vorrichtung). Das Niederdrücken des Pedals wird in ein elektrisches Signal (Bremsdrehmoment-Befehlssignal T_C) konvertiert, das an die Bremssteuervorrichtung 14 ausgegeben wird. Der Wert des Befehlssignals T_C gibt das Maß des Niederdrückens des Pedals an und steht in Relation dem Betrag der vom Pilot aufzubringenden Bremskraft, wie herkömmlicherweise der Fall ist. Die Bremssteuervorrichtung 14 empfängt das Befehlssignal T_C und gibt das Brems-Steuersignal T_output, das in Relation zum Befehlssignal T_C steht. Es versteht sich, dass das Steuersignal T_output beispielsweise ein Drucksignal bei einer hydraulischen Bremse oder ein Kraftsignal bei einer elektrischen Bremse ist. Gleichzeitig aktiviert die Bremssteuervorrichtung 14 die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 über das ENABLE-Signal. Das Brems-Steuersignal T_output wird einem Eingang der Multiplikationsvorrichtung 26 zugeführt, die das Brems-Steuersignal mit dem Signal k multipliziert, das von der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 an den anderen Eingang der Multiplikationsvorrichtung 26 angelegt wird.
Wie bereits erwähnt wird das modifizierte Brems-Steuersignal T'_output die Bremsbetätigungsvorrichtung 26 eingegeben. Die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 wiederum übt auf der Basis des modifizierten Brems-Steuersignals T'_output in einer ansonsten herkömmlichen Weise Druck auf die Bremsvorrichtung 18 aus. Der aufgebrachte Bremsdruck bewirkt eine Reduzierung der Drehgeschwindigkeit des Rads 20, die von dem Radgeschwindigkeitssensor 22 gemessen wird und an die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 rückübermittelt wird. Somit ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine mit geschlossenem Regelkreis auf der Basis der Verlangsamung des Rads 20 durchgeführte Bremssteuerung vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel besteht der einzige Eingangsparameter in der Radgeschwindigkeit, so dass die Notwendigkeit zusätzlicher Sensoren entfällt, welche die Komplexität und die Kosten erhöhen würden.
Die nun zu erläuternde 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der auf Verlangsamung basierenden Antiblockier-Steuervorrichtung 24. Wie ersichtlich sein wird, ist die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 bei dem Ausführungsbeispiel eine digitale Steuervorrichtung, die dahingehend gezeigt ist, dass so sie in der z-Domäne arbeitet. Das gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω von dem Radgeschwindigkeits-Sensor 22 wird mit einer Rate von 800 Abtastungen pro Sekunde abgetastet, obwohl selbstverständlich auch andere Abtastraten verwendet werden können. Ferner sind auch andere Digital- oder Analog-Steuertechniken anwendbar, und die hier beschriebene spezielle Implementierung ist nicht im Sinne einer Beschränkung des Schutzumfangs zu verstehen.
Gemäß 2 wird das gemessene Radgeschwindigkeits-Signal ω in einen Radgeschwindigkeits-Filter/-Differenzierer 30 eingegeben, der in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthalten ist. Das Ausgangssignal (d.h. das Verlangsamungssignal ω') des Radgeschwindigkeits-Filter/-Differenzierers 30 repräsentiert die Verlangsamung des Rads 20. Der Radgeschwindigkeits-Filter/Differenzierer 30 weist z.B. ein Tiefpassfilter 32 erster Ordnung mit einer Abschneidefrequenz von 10 Radian/Sekunde (rad/s) auf. Das gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω wird in das Tiefpassfilter 32 eingegeben, um sämtliches im Signal ω vorhandenes Rauschen zu entfernen. Vorzugsweise ist das Tiefpassfilter 32 derart ausgelegt, dass es keine übermäßige Verzögerung in das System einführt, da bei Antiblockier-Steuervorrichtungen die Reaktionszeit essentiell ist.
Das gefilterte Ausgangssignal aus dem Filter 52 wird dann in einen Differenzierer 34 eingegeben, der in dem Radgeschwindigkeits-Filter/Differenzierer 30 enthalten ist. Der Differenzierer 34 bestimmt die Zeitableitung des Radgeschwindigkeitssignals ω. Wie bekannt ist, entspricht die Zeitableitung des gemessenen Radgeschwindigkeitssignals ω der Beschleunigung (oder Verlangsamung) des Rads 20. Bei dem Ausführungsbeispiel weist der Differenzierer 34 um der leichteren Implementierung und eines niedrigen Rechenaufwands willen und einen für finite Differenz ausgelegten Rechteck-Approximations-Differenzierer auf. Beispielsweise kann der Differenzierer 34 eine Transferfunktion von (1-z^–1)T aufweisen, wobei T die Abtastperiode repräsentiert. Mittels komplexerer Differenzierer lässt sich jedoch eine verbesserte Präzision erzielen.
Das Verlangsamungssignal ω' wird in eine in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthaltene Addiervorrichtung 36 eingegeben. Ein Verlangsamungs-Schwellenwertsignal DT aus einem in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthaltenen Schwellenwertgenerator 38 wird als Eingangssignal an den anderen Eingang der Addiervorrichtung 36 angelegt. Die Addiervorrichtung 36 vergleicht das Verlangsamungs-Schwellenwertsignal DT mit dem Verlangsamungssignal ω'. Auf der Basis dieses Vergleichs wird die Antiblockier-Steuerung durchgeführt.
Erzeugung des Verlangsamungs-Schwellwerts
Wie im Zusammenhang mit 3 noch detaillierter beschrieben wird, bestimmt der adaptive Schwellenwertgenerator 62 den Betrag des Verlangsamungs-Schwellenwerts DT, mit dem das Radverlangsamungssignal ω' verglichen wird. Der Verlangsamungs-Schwellenwert DT repräsentiert die maximale Verlangsamung, die das Rad 20 erwartungsgemäß handhaben kann, ohne dass ein übermäßiges Rutschen auftritt. Wie bereits erwähnt, wird das Auftreten eines übermäßigen Schleuderns angenommen, wenn sich das Rad zu schnell verlangsamt. Der bestimmte Wert (oder Wertebereich) des Verlangsamungs-Schwellenwerts DT ist eine im voraus als Funktion des Radverlangsamungssignal ω' gewählte Designkonstante. Gemäß einer Ausführungsform sind die Verlangsamungs-Schwellwerte in einer Look-up- Tabelle enthalten. Die in der Look-up-Tabelle aufgeführten Werte werden durch Trial and Error gewählt, weitgehend in der gleichen Weise, in der die proportionalen und integralen Verstärkungsfaktoren einer herkömmlichen PI-Steuervorrichtung bestimmt werden. Dies bedeutet, dass mathematische Modelle des Flugzeugs und eines Landungs-Szenarios verwendet werden, um eine Auswertung eines bestimmten Sets von Verlangsamungs-Schwellwerten DT vorzunehmen. Beispielsweise wird, falls die Simulation ein übermäßiges, wiederholtes Schleudern bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit zeigt, der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref reduziert. Umgekehrt wird, falls bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit das Bremsen mit langsamer Reaktion erfolgt und Effizienz verloren geht, der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref erhöht. Generell sind bei höheren Radgeschwindigkeits-Referenzsignalen ω_ref höhere Verlangsamungs-Schwellwerte erforderlich.
Idealerweise wäre der Betrag des Verlangsamungs-Schwellenwerts DT nur eine Funktion der maximal möglichen Verlangsamung des Fahrzeugs. Im Falle eines Flugzeugs kann die maximal mögliche Verlangsamung 0,6 g betragen. In der Realität jedoch ist aufgrund von Schwankungen des Reifendrucks etc. (welche die Radgeschwindigkeit beeinflussen) der Laufradius des Rads nicht exakt bekannt. Zudem kann in dem gemessenen Radgeschwindigkeitssignal immer noch Rauschen vorhanden sein. Somit kann der maximale Wert von DT dahingehend vorgewählt sein, dass er etwas größer ist als der theoretische Wert, damit eine übermäßig aggressive Steuerung vermieden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schwellwert-Generator 38 durch eine Look-up-Tabelle repräsentiert, in der Werte des Verlangsamungs-Schwellwerts DT als Funktion des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref enthalten sind (wie noch beschrieben wird). Das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref wird in den Schwellwert-Generator 38 eingege ben und dient als Index für die darin enthaltene Look-up-Tabelle, um den Verlangsamungs-Schwellwerts DT als Funktion des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref zu bestimmen. Die Werte des Verlangsamungs-Schwellwerts DT werden auf der Basis der gewünschten Reaktionseigenschaften der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung 24 bestimmt. Die Werte des Verlangsamungs-Schwellwerts DT können z.B. empirisch bestimmt werden.
Wie bereits erwähnt vergleicht die Addiervorrichtung 36 den Verlangsamungs-Schwellwert DT mit dem Verlangsamungssignal ω'. Der Wert des Verlangsamungssignals ω' ist negativ zu den Zeiten, zu denen die Drehgeschwindigkeit des Rads 20 abnimmt, und ist positiv zu den Zeiten, zu denen die Drehgeschwindigkeit des Rads 20 zunimmt. Der Betrag des Verlangsamungs-Schwellwerts DT andererseits ist positiv. Sowohl das Verlangsamungssignal ω' als auch der Verlangsamungs-Schwellenwert DT werden in positive Eingänge der Addiervorrichtung 36 eingegeben, um verglichen zu werden. Folglich wird, falls die Verlangsamung des Rads 20 den Verlangsamungs-Schwellenwert DT in dem Sinn überschreitet, dass sich das Rad 20 mit einer größer als eine Rate von DT bemessenen Rate verlangsamt, das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 36 negativ (d.h. ω' + DT < 0). Falls hingegen die Verlangsamung des Rads 20 niedriger ist als der Verlangsamungs-Schwellenwert DT, wird das Ausgangssignal der Addiervorrichtung positiv (d.h. ω' + DT > 0).
Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 60 wird in einen positiven Verstärkungsfaktorblock 40 und einen negativen Verstärkungsfaktorblock 42 eingegeben. Die Ausgangssignale des positiven Verstärkungsfaktorblocks 40 und des negativen Verstärkungsfaktorblocks 42 führen beide schließlich zu einem in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthaltenen begrenzten Integrator 68.
Die Verstärkungsfaktorblöcke 40 und 42 sind Design-Parameter, die der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 zusätzliche Stabilität verleihen. Falls das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 36 direkt an den begrenzten In tegrator 44 durchlaufen würde, würde das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 dazu tendieren, nahezu augenblicklich von 1 auf 0 oder von "1" auf "0" oder von "0" auf "1" zu wechseln. Um einen derartigen "Bang-Bang"-Effekt zu vermeiden, wird das Eingangssignal des begrenzten Integrators 68 derart skaliert, dass das Steuervorrichtungs-Ausgangssignal glatter akkumuliert wird. Es existieren zwei Verstärkungsfaktor-Terme statt nur eines einzigen (einer für ein positives Fehlersignal, der andere für ein negatives Fehlersignal). Dies ermöglicht der Antiblockier-Steuervorrichtung 24, den auf die Bremsvorrichtung 18 ausgeübten Druck schneller zu reduzieren als die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 den Druck erhöhen würde.
Insbesondere wird das Ausgangssignal aus der Addiervorrichtung 60 in eine positive Begrenzungsvorrichtung 46 eingegeben, die das von der Addiervorrichtung 46 ausgegebene positive Fehlersignal bis in einen vordefinierten positiven Bereich hinein (z.B. 0 bis 10.000) begrenzt. Das begrenzte Ausgangssignal aus der Begrenzungsvorrichtung 46 wird in einen mit positivem Verstärkungsfaktor versehenen Verstärker 48 eingegeben, dessen Nenn-Verstärkungsfaktor 2,5 × 10^–5 beträgt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 48 wird an einen Eingang einer Addiervorrichtung 50 angelegt, der den Eingang des begrenzten Integrators 44 repräsentiert.
Im Zusammenhang mit dem negativen Verstärkungsfaktorblock 42 wird das Ausgangssignal aus der Addiervorrichtung 36 auch in eine negative Begrenzungsvorrichtung 52 eingegeben, die das von der Addiervorrichtung 36 ausgegebene negative Fehlersignal bis in einen vordefinierten negativen Bereich (z.B. 0 bis –1000) begrenzt. Das begrenzte Ausgangssignal aus der negativen Begrenzungsvorrichtung 54 wird in einen Verstärker 54 mit negativem Verstärkungsfaktor eingegeben, dessen Nenn-Verstärkungsfaktor von 13 × 10^–5 beträgt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 54 mit negativem Verstärkungsfaktor wird einem weiteren Eingang der Addiervorrichtung 50 zugeführt. Es versteht sich, dass es sich bei den genannten Grenzwerten und Verstärkungsfaktorwerten für die hier beschriebenen Begrenzungsvorrichtungen und Verstärkern nur um Beispiele handelt. Diese Werte sind nicht im Sinne einer Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung zu versehen.
Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 50 wird einer Einheits-Begrenzungsvorrichtung 56 zugeführt, die in dem begrenzten Integrator 44 enthalten ist. Die Einheits-Begrenzungsvorrichtung 56 begrenzt das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 50 auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten positiven Bereichs von "0" bis "1", der – wie ersichtlich sein wird – den Bereich des Werts des Ausgangssignals (d.h. des Interim-Antiblockier-Steuersignals k) des begrenzten Integrators 44 repräsentiert.
Insbesondere wird das Ausgangssignal aus der Einheits-Begrenzungsvorrichtung 56 an einen Anschluss eines Zweipositionsschalters SW1 angelegt. Ein Ausgangssignal auf der Leitung 59 eines (nachstehend beschriebenen) Anfangszustandsabschnitts 58 wird in einen zweiten Eingang des Schalters SW1 eingegeben. Ein RESET-Bar-Signal wird an einen Steuer anschluss des Schalters SW1 angelegt. Der Polanschluss des Schalters SW1 repräsentiert das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 auf der Leitung 60. Das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 wird in der gezeigten Weise über einen Verzögerungsblock 62 an einen dritten Eingang der Addiervorrichtung 50 rückgeführt.
Während des normalen Betriebs (d.h. wenn die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 nicht beim Hochfahren oder aufgrund eines detektierten Blockierzustands rückgesetzt wird, wie noch eingehender erläutert wird) verbindet der Schalter SW1 den Ausgang der Einheits-Begrenzungsvorrichtung 56 mit dem Ausgang des begrenzten Integrators 44 auf der Leitung 60. Somit, falls das geschätzte Verlangsamungssignal ω' über eine Reihe von Abtastungen hinweg generell unter dem Verlangsamungs-Schwellenwert DT bleibt, tendiert das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 zu einem Wert "1". Falls die Verlangsamung ω' über eine Reihe von Abtastungen hinweg generell größer ist als der Verlangsamungs-Schwellenwert DT, tendiert das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 in ähnlicher Weise zu einem Wert "0". Die bestimmten Raten, bei denen das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 einen Trend nach oben oder unten erfährt, hängen von dem Verstärkungsfaktor der Verstärker 48 und 54 sowie von dem Wert von ω' ab, wie ersichtlich ist.
Reduzierte integrale Verstärkungsfaktoren für niedrige Ausgabewerte
Wie oben erwähnt kann die Oberfläche, auf der das Rad 20 rollt, vereist oder nass sein, oder die Oberfläche kann trocken sein. Zur besseren Anpassung an derartige Oberflächenbedingungen reduziert die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 integrale Verstärkungsfaktoren, wenn eine Oberfläche mit niedriger Reibung auftritt. Anders ausgedrückt wird die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung 24 das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 je nach der Oberflächenbedingung, auf die das Rad 20 trifft, anpassen oder einstellen. Insbesondere wird das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 im Fall von Oberflächen mit niedriger Reibung reduziert, indem ein niedriger oder reduzierter integraler Verstärkungsfaktor angewandt wird.
Insbesondere wird das von dem begrenzten Integrator 44 ausgegebene Interim-Antiblockier-Steuersignal k in einen Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor eingegeben. Im Detail wird das Interim-Antiblockier-Steuersignal k des begrenzten Integrators 44 einem Tiefpassfilter 66 erster Ordnung zugeführt, das in dem Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor enthalten ist. Das Tiefpassfilter 66 dient zur Mittelung des Werts des Antiblockier-Steuersignal k während einer Zeitperiode. Das gefilterte Ausgangssignal des Tiefpassfilters 66 wird dann in einen Komparator 68 eingegeben, der in dem Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor enthalten ist. Der Komparator 68 vergleicht das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 66 mit einem vorbestimmten Schwellwert, der aus einem Schwellwert-Block 70 eingegeben wird. Der in dem Schwellwert-Block 70 gespeicherte bestimmte Schwellwert repräsen tiert einen Schwellwert, über den das Interim-Antiblockier-Steuersignal k des begrenzten Integrators im Durchschnitt nicht ansteigt, wenn Oberflächen mit geringer Reibung auftreten. Ein derartiger Schwellwert kann berechnet werden, empirisch bestimmt werden etc. Gemäß dem als Beispiel angeführten Aspekt beträgt der in dem Block 70 vorhandene Schwellwert "0,14", obwohl selbstverständlich auch andere Werte als Funktion der hier erläuterten Parameter verwendet werden können.
Das Ausgangssignal des Komparators 68 wird einem Steueranschluss eines Schalters SW2 zugeführt. Der Schalter SW2 steuert den bestimmten Verstärkungsfaktor, der von dem Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor ausgegeben wird. Während des Betriebs auf normalen Oberflächen (d.h. einer Oberfläche ohne nur geringe Reibung) gibt der Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor einen Einheits-Verstärkungsfaktor an die Ausgänge der für positiven und negativen Verstärkungsfaktor ausgelegten Blöcke 40 und 42 aus. Während des Betriebs auf nassen oder vereisten Oberflächen (d.h. Oberflächen mit geringer Reibung) gibt der Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor einen Wert unterhalb des Einheitswerts an die Ausgänge der für positiven und negativen Verstärkungsfaktor ausgelegten Blöcke 40 und 42 aus, um die Ausgangssignale nach unten zu skalieren. Somit wird ein Ausgangssignal eines Einheits-Verstärkungsfaktor-Blocks 72 als Eingangssignal an einen ersten Anschluss des Schalters SW2 angelegt. Das Ausgangssignal des Einheits-Verstärkungsfaktor-Blocks 72 ist für normale Oberflächenbedingungen vorgesehen. Ein Ausgangssignal des Verstärkungsfaktor-Blocks 74 wird als Eingangssignal an einen zweiten Anschluss des Schalters SW2 angelegt. Das Ausgangssignal des Verstärkungsfaktor-Blocks 74 ist für Oberflächenbedingungen mit geringer Reibung vorgesehen, wie sie bei Oberflächen mit niedrigem Reibeffekt (z.B. bei Vereisung) auftreten. Der Verstärkungsfaktor-Block 74 kann z.B. auf einen Wert "0,25" voreingestellt werden.
Falls der Komparator 68 feststellt, dass das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 66 kleiner ist als der von dem Schwellwert-Block 70 gelieferte Schwellwert, wird erkannt, dass das Rad 20 sich auf einer Oberfläche mit geringer Reibung befindet. Anders ausgedrückt ist der Wert von k im Durchschnitt unter 0,14 geblieben, was wie oben erwähnt auf einen Oberflächenzustand mit geringer Reibung hindeutet. Unter einer derartigen Bedingung gibt der Komparator ein Steuersignal an den Schalter SW2 aus, der das Ausgangssignal des Verstärkungsfaktor-Blocks 74 mit dem Pol-Anschluss des Schalters SW2 verbindet. Somit wird der die Fläche mit geringer Reibung betreffende Verstärkungsfaktor von "0,05" als Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor angelegt.
Falls das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 66 nicht unterhalb des Schwellwerts aus dem Block 70 liegt, gibt der Komparator 68 ein Steuersignal an den Schalter SW2 aus, der das Ausgangssignal des Einheits-Verstärkungsfaktor-Blocks 72 mit dem Pol-Anschluss des Schalters SW2 verbindet. Somit wird der die normale Oberflächenbedingung betreffende Verstärkungsfaktor von "1" als Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor angelegt.
Das Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor wird als Eingangssignal an Multiplikationsvorrichtungen 76 und 78 ausgegeben, die in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthalten sind. Insbesondere wird das Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor in einen Eingang der Multiplikationsvorrichtung 76 eingegeben. Das Ausgangssignal des mit positivem Verstärkungsfaktor versehenen Verstärkers 48 des Blocks 40 mit positivem Verstärkungsfaktor wird in den anderen Eingang der Multiplikationsvorrichtung 76 eingegeben. Dadurch skaliert die Multiplikationsvorrichtung 76 das Ausgangssignal des Blocks 40 mit positivem Verstärkungsfaktor um den Verstärkungsfaktor, der aus dem Steuerblock 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor eingegeben wird. Somit passt das Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor den Effekt des Verlangsamungs-Schwellwerts DT an die auftretenden Oberflächenbedingungen an. Das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 76 wird dann in die Addiervorrichtung 50 eingegeben.
Das Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor wird ferner in einen Eingang der Multiplikationsvorrichtung 76 eingegeben. Das Ausgangssignal des Steuerblocks 54 mit negativem Verstärkungsfaktor wird in einen weiteren Eingang der Multiplikationsvorrichtung 76 eingegeben. Das Ausgangssignal des Steuerblocks 64 mit reduziertem integralen Verstärkungsfaktor skaliert das Ausgangssignal des Steuerblocks 42 mit negativem Verstärkungsfaktor ähnlich wie im Fall des Steuerblocks 40 mit positivem Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 76 wird in ähnlicher Weise als Eingangssignal in die Addiervorrichtung 50 eingegeben.
Durch Reduzieren der integralen Verstärkungsfaktoren während Bedingungen mit geringer Reibung stellt die Steuervorrichtung 24 den Wert k' weniger schnell ein. Dies vergrößert die Wahrscheinlichkeit, dass das Bremsen fortgesetzt werden kann, ohne dass ein Schleuderereignis auftritt.
Proportional-Verstärkungsfaktor bei der Antiblockier-Steuervorrichtung
Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 gemäß dem als Beispiel gewählten Aspekt beinhaltet ferner das Hinzufügen eines proportionalen Verstärkungsfaktors zu dem Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44. Der proportionale Verstärkungsfaktor verlängert die Reaktionszeit der Bremssteuervorrichtung. Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch verstehen, dass darauf geachtet werden muss, keinen zu großen Verstärkungsfaktor zu wählen, damit die Systemstabilität aufrechterhalten wird.
Weiterhin gemäß 2 wird das Ausgangssignal aus der Addiervorrichtung 36 ferner in einen Proportional-Verstärkungsfaktor-Block 80 einge geben. Der Proportional-Verstärkungsfaktor-Block 80 weist einen Verstärker 82 mit proportionalem Verstärkungsfaktor auf. Der Verstärker 82 mit proportionalem Verstärkungsfaktor skaliert das aus der Addiervorrichtung 36 ausgegebene Signal um einen proportionalen Betrag.
Das proportional skalierte Ausgangssignal des Verstärkers 82 mit proportionalem Verstärkungsfaktor wird an einen Eingang einer Addiervorrichtung 84 angelegt. Das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 auf der Leitung 60 wird in einen anderen Eingang der Addiervorrichtung 84 eingegeben. Die Addiervorrichtung 84 addiert das proportional skalierte Ausgangssignal des Proportional-Verstärkungsfaktor-Blocks 82 dem Interim-Antiblockier-Steuersignal k hinzu. Das Interim-Antiblockier-Steuersignal k wird somit um den proportionalen Verstärkungsfaktor verstärkt. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 84 wird einer Einheits-Begrenzungsvorrichtung 86 zugeführt, die das Ausgangssignal aus der Addiervorrichtung 84 auf einen Wert innerhalb eines vordefinierten positiven Bereichs (z.B. "0" bis "1") begrenzt. Das begrenzte Ausgangssignal aus der Einheits-Begrenzungsvorrichtung 86 repräsentiert das Antiblockier-Steuersignal k', das von der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 zum Skalieren des Bremssteuersignals T_output ausgegeben wird.
Die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthält ferner einen Radreferenzgenerator 88. Der Radreferenzgenerator 88 erhält als Eingangssignal das ENABLE-Signal aus der Bremssteuervorrichtung 14. Wie im Folgenden anhand von 4 eingehender beschrieben wird, enthält der Radreferenzgenerator 88 eine Ratenbegrenzungsvorrichtung, die auf der Basis der maximalen Rate arbeitet, mit der sich das Fahrzeug (z.B. das Flugzeug) physikalisch verlangsamen könnte. Insbesondere erzeugt der Radreferenzgenerator 88 ein Referenzsignal ω_ref das die geschätzte Geschwindigkeit des Rads repräsentiert. Die Rate, mit der das Referenzsignal ω_ref variieren kann, ist durch die theoretische maximale Rate beschränkt, mit der das Fahrzeug selbst verlangsamt werden kann. Dieses theoretische Maximum kann auf der Basis bekannter physikalischer Eigenschaften des Fahrzeugs (z.B. Masse etc.) berechnet werden.
Das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref wird in der "Dump"-Logik-Schaltung der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung 24 verwendet, um festzustellen, wann ein Schleudern aufgetreten ist und wann die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 rückgestellt werden soll. Insbesondere wird das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref aus dem Radreferenzgenerator 88 in einen Verstärker 90 eingegeben, der einen Verstärkungsfaktor von weniger als Eins (z.B. 0,7) hat. Das Ausgangssignal des Verstärkers 90 wird über einen Schalter SW3 in einen in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthaltenen Komparator 92 eingegeben. In den Komparator 92 wird ferner das gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω aus dem Radgeschwindigkeits-Sensor 22 (siehe 1) eingegeben.
Der Komparator 92 ist zum Vergleichen der gemessenen Radgeschwindigkeit ω mit dem Radreferenzsignal ω_ref konfiguriert. Falls die gemessene Radgeschwindigkeit ω um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 30% gemäß der Bestimmung durch den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 90) kleiner ist als das Referenzsignal ω_ref, wird festgestellt, dass sich das Rad 20 in einem Blockierzustand befinden muss, da sich das Rad 20 ohne das Auftreten einer Blockade nicht so schnell verlangsamt haben könnte. Unter einer derartigen Bedingung gibt der Komparator 92 ein aktives DUMP-Bar-Signal mit einem logischen Wert 0 aus. Falls hingegen die gemessene Radgeschwindigkeit ω nicht um einen vorbestimmten Betrag unter das Referenzsignal ω_ref fällt, gibt der Komparator 92 ein DUMP-Bar-Signal mit einem logischen Wert "1" aus.
Das DUMP-Bar-Signal aus dem Komparator 92 wird einem Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters 98 zugeführt. An den anderen Eingang des UND-Gatters 98 wird das oben erwähnte ENABLE-Signal angelegt, das während eines Bremsereignisses aktiv ist (d.h. eine logische "1" aufweist). Falls während eines Bremsereignisse, wie durch den Komparator 92 festgestellt, ein Blockierzustand auftritt, geht der Ausgang des UND-Gatters 98 in den Low-Zustand über, so dass als Ausgangssignal ein aktives RESET-Bar-Signal ausgegeben wird, das gleich "0" ist. Das RESET-Bar-Signal dient als Steuersignal für den Schalter SW1, um dessen Position zu bestimmen. Insbesondere befindet sich, wenn das RESET-Bar-Signal nicht aktiv (d.h. gleich "1" ist), der Schalter SW1 in seiner normalen Position zum Verbinden des Ausgangs der Einheits-Beschränkungsvorrichtung 56 mit der Ausgangsleitung 84 des begrenzten Integrators 44. Wenn hingegen das RESET-Bar-Signal aktiv (d.h. eine logische "0") ist, trennt der Schalter SW1 den Ausgang der Einheits-Beschränkungsvorrichtung 56 von der Ausgangsleitung 60. Mit dem anderen Anschluss des Schalters SW1 ist der Ausgang eines in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 enthaltenen Anfangszustandsabschnitts 58 verbunden. Wenn das RESET-Bar-Signal aktiv ist, verbindet der Schalter SW1 den Ausgang des Anfangszustandsabschnitts 58 mit der Ausgangsleitung 60 des begrenzten Integrators 44. Falls ein Blockierzustand während eines Bremsereignisses auftritt, wenn das DUMP-Bar-Signal aktiv ist, wird das Ausgangssignal des Anfangszustandsabschnitts 58 gleich "0" gesetzt. Folglich wird der Ausgang des begrenzten Integrators 44 rückgesetzt, wenn das Interim-Antiblockier-Steuersignal k auf "0" geht und der Bremsdruck gelöst oder "abgelassen" wird. Im Anschluss an das Ablassen des Bremsdrucks wird das Ausgangssignal des begrenzten Integrators rückgesetzt, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird.
Hysterese in der Druck-"Ablass"-Logik
Eine Hysterese ist auch in der Druck-Ablass"-Logik der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung 24 enthalten. Insbesondere wird unter normalen Bedingungen der normale Verstärkungsfaktor des Verstärkers 90 mit dem Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref verwendet. Falls jedoch wie oben beschrieben ein Blockierzustand auftritt, wird ein höherer Verstärkungsfaktor mit dem Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref verwendet, um zu be stimmen, wann die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 (d.h. das DUMP-Bar-Signal) rückgesetzt werden soll.
Das Ausgangssignal des Komparator 92 (d.h. das DUMP-Bar-Signal) wird an einen Steuereingang des Schalters SW3 rückgeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 90 wird in einen ersten Eingang des Schalters SW3 eingegeben. Mit dem zweiten Anschluss des Schalters SW3 ist ein Verstärker 94 verbunden. Der Verstärker 94 hat einen Verstärkungsfaktor, der größer ist als derjenige des Verstärkers 90, jedoch immer noch kleiner als "1" ist (z.B. 0,9.) Das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref aus dem Radreferenzgenerator 88 wird ferner als Eingangssignal in den Verstäker 94 eingegeben.
Wenn kein Druck-"Ablass"-Zustand existiert, d.h. kein Schleudern erfolgt ist, ist das DUMP-Bar-Signal gleich einer logischen "1". Der Schalter SW3 verbindet das Ausgangssignal des Verstärkers 90 wiederum mit dem Komparator 92. Somit wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 90 verwendet, um festzustellen, wann ein Schleudern erfolgt ist. Wenn jedoch ein "Ablass"-Zustand auftritt, d.h. das DUMP-Bar-Signal gleich einer logischen "0" ist, bewirkt dies, dass der Schalter SW3 das Ausgangssignal des Verstärkers 94 mit dem Komparator 92 verbindet. Infolgedessen wird das DUMP-Signal nicht auf eine logische "1" zurückgehen, bis die gemessene Radgeschwindigkeit ω größer wird als 0,9 des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref. Der höhere Verstärkungsfaktor des Verstärkers 94 trägt dazu bei, zu gewährleisten, dass das Rad 20 auf den Synchronzustand zurückgeht, bevor wieder Druck auf die Bremsvorrichtung 18 aufgebracht wird (1).
Das Ausgangssignal des Komparators 92 wird ferner über einen Verzögerungsblock 88 gemäß 2 zu dem Radreferenzgenerator 88 zurückgeführt. Die Funktion des durch den Verzögerungsblock 88 zurückgeführten Ausgangssignals wird nachstehend anhand der im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Arbeitsweise des Radreferenzgenerators 88 detailliert erläutert.
Nach der "Ablass"-Teilrücksetzung
Der in der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 angeordnete Anfangszustandsabschnitt 58 enthält einen Zweipositions-Schalter SW4, dessen Polanschluss über die Leitung 59 mit einem Eingang des Schalters SW1 verbunden ist. An einen Anschluss des Schalters SW4 ist ein ist ein Anfangszustandswert von Y = 0 angelegt, der durch einen Block 100 repräsentiert ist. Der Polanschluss des Schalters SYW5 ist mit dem anderen Eingang des Schalters SW4 verbunden. Die Arbeitsweise des Schalters SW5 wird im Folgenden beschrieben. Mit einem Eingang des Schalters SW5 ist ein Verstärker 102 verbunden, der einen vorbestimmten Rückstell-Verstärkungsfaktor unterhalb des Einheitswerts hat, z.B. 0,75. Das Interim-Ausgangssignal k des begrenzten Integrators 44 wird so, wie es durch den Verzögerungs-Block 62 zugeführt wird, in den Verstärker 102 eingegeben. An den anderen Anschluss des Schalters SW5 ist ein Initialisierungs-Block 103 angeschlossen, der einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, z.B. "1", hat. Mit dem Steueranschluss des Schalters SW5 ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 98 (d.h. das RESET-Bar-Signal) verbunden.
Die Position des Schalters SW4 wird durch den Wert des DUMP-Bar-Signals gesteuert. Wenn das DUMP-Bar-Signal aktiv (d.h. eine logische "0" ist), legt der Schalter SW4 den Wert Y = 0 an den Eingang des Schalters SW1, wie bereits erwähnt wurde. Wenn jedoch die DUMP-Bar nicht aktiv ist (d.h. eine logische "1" ist), legt der Schalter SW4 den Wert des Pol-Anschlusses des Schalters SW5 an den Eingang des Schalters SW1.
Wenn ein Schleudern erfolgt ist, ist es wünschenswert, den Anfangszustands-Abschnitt 58 auf einen Wert von weniger als 100 Prozent (100%) zu setzen, z.B. auf 75 Prozent (75%) Fünfundsiebzig Prozent (75%) des Werts des Interim-Antiblockier-Steuersignals k vor dem Auftreten des Schleuderns werden als der Wert verwendet, auf den die Einheits-Beschränkungsvorrichtung 56 rückgesetzt wird, nachdem der Schleuderzustand aufgelöst ist. Im Falle eines Rücksetzens auf 100 Prozent (100%) des Vor-Schleuder-Werts wäre der aufgebrachte Bremsdruck der gleiche Bremsdruck, der beim Auftretens des Schleuderns aufgebracht wird. Dies verhindert, dass erneut ein übermäßiger Bremsdruck auf das Rad 20 aufgebracht wird, wodurch das Schleuderereignis verlängert würde.
Während eines Bremsereignisses ist die DUMP-Bar nicht aktiv (d.h. sie führt eine logische "1"). Somit legt der Schalter SW4 den Wert des Pol-Anschlusses des Schalters SW5 an den Eingang des Schalters SW1 an. Gleichzeitig mit dem Auftreten eines Bremsereignisses ist das in den Steuereingang des Schalters SW5 eingegebene Signal eine logische "1". Somit legt der Schalter SW5 des Rücksetzwert des Verstärkers 102 (d.h. 75 Prozent (75%)) an den Eingang des Schalters SW4 an. Zudem wird das RESET-Bar-Signal aktiv, was bewirkt, dass der Schalter SW1 den Rücksetzwert von 75 Prozent (75%) an den Ausgang des begrenzten Integrators 44 auf der Leitung 60 anlegt. Folglich ist während eines Schleuderereignisses das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 das Interim-Antiblockier-Steuersignal k = 0,75. Somit wird der Rücksetzwert durch den Schalter SW1 geleitet und an die Addiervorrichtung 84 ausgegeben. Folglich wird das Ausgangssignal der Einheits-Begrenzungsvorrichtung 86 (d.h. das Antiblockier-Steuersignal k als Funktion des Rücksetzwerts reduziert.
Andererseits ist es während des Hochfahrens oder der Initialisierung der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 vor irgendeinem Bremsereignis wünschenswert, den begrenzten Integrator 44 zu initialisieren, indem sein Ausgang auf eine logische "1" gesetzt wird. Da kein Bremsereignis aufgetreten ist, wird die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 mit einem Vorgabewert versehen, der die Berührung mit einer trockenen Startbahn betrifft. Somit ist der volle Pilot-Befehlsdruck die Vorgabe-Einstellung. Während des Hochfahrens oder der Initialisierung (d.h. vor einem Bremsereignis) ist das DUMP- Bar-Signal nicht aktiv (d.h. eine logische "1"). Zur gleichen Zeit befindet sich, da noch kein Bremsereignis auftritt, das in den Steueranschluss des Schalters SW5 eingegebene ENABLE-Signal auf einem logischen "0"-Pegel. Somit legt der Schalter SW5 den Initialisierungswert des Initialisierungs-Blocks 103 (d.h. eine logische "1") an den Eingang des Schalters SW4 an. Zudem wird das RESET-Bar-Signal aktiv, da das in das UND-Gatter 98 eingegebene ENABLE-Signal eine logische "0" ist. Das aktive RESET-Bar-Signal hat zur Folge, dass der Schalter SW1 den Anfangszustandswert der logischen "1" an den Ausgang des begrenzten Integrators 44 auf der Leitung 60 legt. Folglich ist während der Initialisierung das Ausgangssignal des begrenzten Integrators 44 das Interim-Antiblockier-Steuersignal k = "1".
Anhand von 3 wird nun die Arbeitsweise des Schwellwert-Generators 38 detailliert beschrieben. Der Schwellwert-Generator besteht aus einer Look-up-Tabelle, die Werte für den Verlangsamungs-Schwellwert DT als Funktion des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref erzeugt. Das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref wird als Ausgangssignal des Radreferenzgenerators 88 ausgegeben (2). Das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref wird in eine Look-up-Tabelle eingegeben, die durch einen im Referenzgenerator 88 enthaltenen Block 104 repräsentiert ist. Die Werte der Look-up-Tabelle können auf den gewünschten Reaktionseigenschaften der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 basieren. Die Werte können vorbestimmt sein. Beispielsweise können die Look-up-Tabellen-Werte wie oben beschrieben durch Trial and Error gewählt werden. Dies bedeutet, dass ein mathematisches Modell eines Flugzeugs und eines Landungs-Szenarios verwendet werden, um eine Evaluation eines bestimmten Sets von Verlangsamungs-Schwellwerten vorzunehmen. Falls die Simulation ein übermäßiges, wiederholtes Schleudern bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit zeigt, wird der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref reduziert. Umgekehrt wird, falls bei einer bestimmten Flugzeuggeschwindigkeit das Bremsen mit langsamer Reaktion erfolgt und Effizienz verloren geht, der Verlangsamungs-Schwellwert DT in Bezug auf das entsprechende Radgeschwindigkeits-Refe renzsignal ω_ref erhöht. Generell sind bei höheren Radgeschwindigkeits-Referenzsignalen ω_ref höhere Verlangsamungs-Schwellwerte erforderlich.
Wie ersichtlich sein wird, erzeugt der Schwellwertgenerator 38 den Wert des Verlangsamungs-Schwellwerts DT dahingehend, dass die Unfähigkeit des Rads 20 reflektiert wird, den derzeitigen Betrag der Verlangsamung zu halten. Falls umgekehrt der Wert des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref ansteigt, erhöht der Schwellwertgenerator 38 den Wert des Verlangsamungs-Schwellwerts DT so, dass die Fähigkeit des Rads 20 reflektiert wird, den derzeitigen Betrag der Verlangsamung zu halten.
Die Look-up-Tabelle, die das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref in Relation zum Verlangsamungs-Schwellwert-DT zeigt, ist aus einer Serie von Datenpunkten zusammengesetzt. Die Daten können integriert sein, um die Daten an eine Kurve anzupassen. Die Daten können zwecks Erzeugung der besten Kurven-Anpassung interpoliert sein. Die Schrägung der Datenpunkte kann von links nach rechts zunehmen. Die Schrägung steht in Beziehung zu einem Anstieg des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref Die Schrägung nimmt bei niedrigeren Werten des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref mit einer größeren Rate zu und bei höheren Werten des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref mit einer kleineren Rate zu. Fachleuten auf dem Gebiet wird ersichtlich sein, dass sich je nach den Werten des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref für einen gegebenen Verlangsamungs-Schwellwert DT auch andere Formen der Look-up-Tabelle ergeben können. Die Radgeschwindigkeits-Signale ω_ref entsprechen einem vordefinierten Verlangsamungs-Schwellwert DT. Der vordefinierte Verlangsamungs-Schwellwert DT ist auf der Basis der Ausgabe-Eigenschaften bestimmt worden, die für die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 bei einem gegebenen Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref wünschenswert sind.
Bei dem als Beispiel angeführten Aspekt wird, falls das Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref ansteigt, der Schwellwertgenerator 38 den Wert des Verlangsamungs-Schwellwert DT allmählich verkleinern. Falls das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref abnimmt, dann verlangsamt der Schwellwertgenerator 38 den Wert des Verlangsamungs-Schwellwert DT schneller. Falls das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref unverändert bleibt, wird der Wert des Verlangsamungs-Schwellwerts DT unverändert belassen. Die speziellen Grenzwerte für den Verlangsamungs-Schwellwert DT können z.B. empirisch bestimmt werden.
Die nun zu erläuternde 4 zeigt ein detailliertes Schaubild des Radreferenzgenerators 88. Wie bereits beschrieben wurde, erzeugt der Radreferenzgenerator 88 ein Radgeschwindigkeits-Radreferenzsignal ω_ref, das durch die maximale Rate begrenzt ist, bei der sich das Fahrzeug physikalisch verlangsamen könnte. Das gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω aus dem Radgeschwindigkeits-Sensor 32 wird einer im Generator 96 enthaltenen Addiervorrichtung 106 zugeführt. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 106 wird in eine Begrenzungsvorrichtung 108 eingegeben. Der obere Grenzwert der Begrenzungsvorrichtung 108 ist ein vorbestimmter, relativ großer Wert (z.B. 13), der im Kern eine schnelle Erhöhung des Referenzsignals ωref bei der Beschleunigung des Rads 20 ermöglicht, wie es gewünscht ist.
Der untere Grenzwert der Begrenzungsvorrichtung 108 andererseits ist ein vorbestimmter Wert, der dahingehend gewählt ist, dass er die maximale Rate reflektiert, mit der sich das Fahrzeug (z.B. das Flugzeug) physikalisch verlangsamen könnte. Unter der Annahme, dass sich das Flugzeug bei dem Ausführungsbeispiel mit einer maximalen Rate von 0,6 g physikalisch verlangsamen könnte und dass eine gegebene Abtastperiode der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 eine Dauer von 0,00125 Sekunden hat, wird der untere Grenzwert der Begrenzungsvorrichtung 108 z.B. auf –0,02415 gesetzt, wobei das Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Rads und der Lineargeschwindigkeit des Flugzeugs berücksichtigt wird.
Das Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 108 wird in eine weitere Addiervorrichtung 110 eingegeben. Das Ausgangssignal der Addiervorrichtung 110 wird an einen Anschluss eines im Radgeschwindigkeits-Generator 88 enthaltenen Schalters SW6 angelegt. Das gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω aus dem Radgeschwindigkeits-Sensor 22 wird direkt in den anderen Eingang des Schalters SW3 eingegeben. Die Position des Schalters SW6 bestimmt, ob der in seiner Rate begrenzte Wert der gemessenen Radgeschwindigkeit ω oder die gemessene Radgeschwindigkeit ω selbst durch einen Verzögerungsblock 112 zu den Addiervorrichtungen 106 und 110 rückgeführt wird. Insbesondere ist der Pol des Schalters SW6 auf der Leitung 114 mit dem Eingang des Verzögerungsblocks 112 verbunden. Der Ausgang des Verzögerungsblocks 112 ist mit einem positiven Eingang der Addiervorrichtung 110 und mit einem negativen Eingang der Addiervorrichtung 106 verbunden.
Die Position des Schalters SW6 wird durch das Ausgangssignal eines Zwei-Eingangs- UND-Gatters 116 gesteuert. Wenn das Ausgangssignal des UND-Gatters 116 eine logische "1" ist, legt der Schalter SW6 das Ausgangssignal auf der Leitung 114 an den Ausgang der Addiervorrichtung 110 an. Wenn hingegen das Ausgangssignal des UND-Gatters 116 eine logische "0" ist, fügt der Schalter SW6 das Ausgangssignal auf der Leitung 114 dem gemessenen Radgeschwindigkeits-Signakl ω selbst hinzu. Ein Eingangssignal des UND-Gatters 116 ist das ENABLE-Signal, das von der Bremssteuervorrichtung 14 (1) erzeugt wird und das während eines Bremsereignisses aktiv ist (d.h. ENABLE = 1). Das andere Eingangssignal des UND-Gatters 116 ist das verzögerte DUMP-Bar-Signal, das dem Radgeschwindigkeits-Generator 88 von dem Ausgang des Verzögerungsblocks 96 (2) zugeführt wird.
Das Ausgangssignal von dem Schalter SW6 auf der Leitung 114 wird ferner einem Eingang eines in dem Radgeschwindigkeits-Generator 88 enthaltenen zweiten Schalters SW7 zugeführt. Der andere Anschluss des Schalters SW7 ist mit dem Ausgang eines Verzögerungsblocks 118 verbunden.
Der Polanschluss des Schalters SW7 ist mit der Ausgangsleitung 120 verbunden, die das Ausgangssignal des Radgeschwindigkeits-Generators übermittelt. Wie gezeigt wird das Ausgangssignal auf der Leitung 120 auch an den Eingang des Verzögerungsblocks 118 angelegt. Die Position des Schalters SW7 wird durch das von dem Verzögerungsblock 96 (2) erzeugte verzögerte DUMP-Bar-Signal gesteuert. Wenn das verzögerte DUMP-Bar-Signal nicht aktiv (d.h. eine logische "1") ist, legt der Schalter SW7 das auf der Leitung 114 geführte Ausgangssignal an die Leitung 120 an. Falls das verzögerte DUMP-Bar-Signal in den Aktivzustand übergeht (d.h. eine logische "0" ist), legt der Schalter SW7 das Ausgangssignal des Verzögerungsblocks 118 auf die Leitung 120.
Somit wird während eines normalen Bremsvorgangs, wenn das DUMP-Bar-Signal nicht aktiv ist, die von der Begrenzungsvorrichtung 108 erzeugte, in ihrer Rate begrenzte Radgeschwindigkeit von dem Radgeschwindigkeits-Generator 88 als Referenzsignal ω_ref ausgegeben. Falls während eines Bremsereignisses ein Blockierzustand detektiert wird und das DUMP-Bar-Signal aktiv wird, legt der Schalter SW6 das gemessene Radgeschwindigkeits-Signal ω als Referenzsignal ω_ref an die Ausgangsleitung 114 und legt das Ausgangssignal auf der Leitung 114 über den Schalter SW7 als Radgeschwindigkeits-Ausgangssignal ω_ref an das Ausgangssignal auf der Leitung 120. Der Schalter SW7 wiederum veranlasst, dass der Wert des auf der Leitung 120 ausgegebenen Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref durch den Verzögerungsblock 118 rückgeführt wird. Als Ergebnis wird während eines "Ablassens" von Bremsdruck, wenn das DUMP-Bar-Signal aktiv ist, zu Beginn des "Fallenlassens" das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref auf der Leitung 120 auf dem Wert des gemessenen Radgeschwindigkeits-Signals ω gehalten.
Während eines "Ablassens" steigt infolge der Tatsache, dass das Rad 20 seine Drehung im Anschluss an die Aufhebung des Bremsdrucks beschleunigt, das gemessene Radgeschwindigkeits-Signal ω an. Der Komparator 92 (2) detektiert, wann zu Beginn des Ablassens die gemessene Radgeschwindigkeit ω bis in den vordefinierten Anteil, z.B. "0,9", des gemessenen Radgeschwindigkeits-Signals ω ansteigt. Zu diesen Zeitpunkt geht das DUMP-Bar-Signal in den inaktiven Zustand über, was das Ende des "Ablassens" oder Aufhebens des Bremsdrucks anzeigt. Die gemessene Radgeschwindigkeit ω am Ende des "Ablassens" wird von dem Verzögerungsblock 112 gehalten und zu den Addiervorrichtungen 106 und 110 rückgeführt. Folglich dient die am Ende des "Ablassens" gemessene Radgeschwindigkeitssignal ω anfangs als Referenzsignal ω_ref Ferner wird während eines Nicht-Bremsereignisses, wenn das ENABLE-Signal eine logische "0" ist, das Referenzsignal ω_ref anfangs durch die Schalter SW6 und SW7 auf die gemessene Radgeschwindigkeit ω gesetzt.
Kraft-Grenzwert für die Bremssteuevorrichtung
[0084] Die kurz zu erläuternde 5 zeigt einen weiteren Aspekt des Bremssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Aspekt passt das Antiblockier-Steuersignal k die auf das Rad 20 aufgebrachte Bremskraft an, indem es die Grenzwerte der Begrenzungsvorrichtung 28 und der Bremssteuervorrichtung 14 steuert. Die Begrenzungsvorrichtung 28 erhält als ein Eingangssignal das Brems-Steuersignal T_output aus der Bremssteuervorrichtung 14. Das Antiblockier-Steuersignal k wird in den anderen Eingang der Begrenzungsvorrichtung 28 eingegeben. Das begrenzte Ausgangssignal der Begrenzungsvorrichtung 28 wird in die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 eingegeben.
Die Bremssteuervorrichtung 14 enthält einen Integrator, der durch das Ausgangssignal auf den UL begrenzt werden muss. Das Antiblockier-Steuersignal k wird in die Bremssteuervorrichtung 14 und den anderen Eingang der Begrenzungsvorrichtung 28 eingegeben, statt ein direktes Skalieren des Brems-Steuersignals T_output wie bei dem Aspekt gemäß 1 durchzuführen.
Insbesondere wird das Antiblockier-Steuersignal k aus der Antiblockier-Steuervorrichtung 24 in eine Multiplikationsvorrichtung 122 eingegeben. Die. Multiplikationsvorrichtung 1222 empfängt an ihrem anderen Eingang den nominellen oberen Grenzwert für die Begrenzungsvorrichtung 28 und den Integrator der Bremssteuervorrichtung 14, wie durch einen vollen Verstärkungsblock 124 repräsentiert ist. Der volle Verstärkungsfaktor oder obere Grenzwert kann beispielsweise 3000 betragen, und ein derartiger Wert kann aus dem Vollskalierungs-Verstärkungsblock 124 in die Multiplikationsvorrichtung 122 eingegeben werden. Die Multiplikationsvorrichtung 122 skaliert den vollen Verstärkungsfaktor-Wert, d.h. das Antiblockier-Steuersignal k, mit dem Faktor k, um ein den oberen Grenzwert angebendes Ausgangssignal (UL) zu erzeugen, das in die Begrenzungsvorrichtung 28 eingegeben wird. Die Begrenzungsvorrichtung 28 ist derart ausgelegt, dass sie als ihren oberen Grenzwert den von der Multiplikationsvorrichtung 122 ausgegebenen aktuellen Wert von UL verwendet.
Wie oben erwähnt kann die Bremssteuervorrichtung 14 einen Integrator enthalten, dessen Ausgangssignal T_output ist. Falls die Antiblockier-Steuervorrichtung 24 die Bremskraftaufbringung über die Begrenzungsvorrichtung 28 begrenzt und die Bremssteuervorrichtung 14 einen Bremsdruck misst, der geringer ist als derjenige, den der Pilot verlangt, beginnt der Bremssteuervorrichtungs-Integrator der Bremssteuervorrichtung 14 zu divergieren, sofern er keine Kenntnis von dem oberen Grenzwert UL hat. Somit wird UL dem Integrator der Bremssteuervorrichtung 14 zugeführt, um ein Divergieren des Integrators während eines Antiblockier-Ereignisses zu verhindern.
Folglich wird, wenn wie oben beschrieben der Wert k von "0" zu "1" variiert, das an die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 übermittelte maximale Brems-Steuersignal gesteuert. Es hat sich erwiesen, dass die auf dem Wert des Antiblocker-Steuersignal k basierende Steuerung des oberen Grenzwerts (UL) der Begrenzungsvorrichtung 28 eine sanfte Anti-Rutsch-Steu erung ermöglicht. Somit verhindert der obere Grenzwert der Begrenzungsvorrichtung 28 eine Beschädigung des Reifens.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich sein, dass bei der Antirutsch-Bremssteuervorrichtung 24 der vorliegenden Erfindung die gemessene Radgeschwindigkeit ω verwendet wird, um eine Bremssteuerung für ein Fahrzeug wie z.B. ein Flugzeug durchzuführen. Die gemessene Radgeschwindigkeit ω wird differenziert, um die Verlangsamung des Rads 20 zu bestimmen, und die Steuervorrichtung vergleicht dann die Verlangsamung mit einem vorbestimmten Verlangsamungs-Schwellwert DT. Falls sich das Rad schneller verlangsamt als vom Verlangsamungs-Schwellwert vorgegeben, verkleinert die Steuervorrichtung den auf die Bremsen ausgeübten Befehls-Druck um einen Skalierungsfaktor. Andernfalls könnte möglicherweise ein voller Druck gemäß Pilot-Befehl aufgebracht werden. Die Steuervorrichtung ist in der Lage, nur auf der Basis der gemessenen Radgeschwindigkeit zu arbeiten; somit sind keine zusätzlichen Sensoren erforderlich.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht sich, dass Fachleuten, welche die Beschreibung gelesen und verstanden haben, Äquivalente und Modifikationen ersichtlich sein werden. Beispielsweise wurde die Erfindung anhand eines Bremsen-über-Draht-Systems beschrieben, bei dem das Drücken des Pedals in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Fachleuten auf dem Gebiet sollte ersichtlich sein, dass bei einem eher herkömmlichen Bremssystem durch das Drücken des Pedals der Bremsdruck über einen Master-Zylinder gesteuert wird und der Antischleuder-Druck durch ein separates Antischleuder-Ventil eingeführt wird. Im Kern werden bei dem mit dem Master-Zylinder versehenen herkömmlichen Bremssystem die Multiplikationsvorrichtung gemäß 1 und die Begrenzungsvorrichtung 28 gemäß 5 als speziell zugewiesene Antischleuder-Ventile verwendet. Die vorliegende Erfindung umfasst sämtliche derartigen Äquivalente und Modifikationen und ist nur durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Antiblockier-Bremssteuervorrichtung (24) zum Steuern einer Bremsoperation eines Rads (20) eines Fahrzeugs auf der Basis eines Radgeschwindigkeitssignals (ω), das von einem mit dem Rad (20) verbundenen Radgeschwindigkeitssensor (22) erzeugt wird, wobei die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung (24) aufweist: einen Verlangsamungs-Schwellwertgenerator (38), der einen Verlangsamungs-Schwellwert (DT) auf der Basis der Fähigkeit des Rads (20) wählt, einen Pilot-Befehlsbremsdruck ohne übermäßiges Schleudern zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass Verlangsamungs-Schwellwerte des Verlangsamungs-Schwellwertgenerators in einer Look-up-Tabelle (104) enthalten sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein gewählter Verlangsamungs-Schwellwert eine Funktion eines Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Radgeschwindigkeits-Referenzsignal ω_ref in den Verlangsamungs-Schwellwertgenerator (38) eingegeben wird, um den Verlangsamungs-Schwellwert (DT) auf der Basis der gewünschten Reaktionseigenschaften der Antiblockier-Steuervorrichtung (24) zu bestimmen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Reduzierungsganzzahl-Verstärkungsfaktor-Block (64), der einen Verstärkungsfaktor ausgibt, welcher den Verlangsamungs-Schwellwert (DT) an einen Oberflächenzustand anpasst, indem er den Verlangsa mungs-Schwellwert auf der Basis des Wählens eines Verstärkungsfaktors vergrößert oder verkleinert, der für den Typ von Oberfläche geeignet ist, auf der sich das Rad verlangsamt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei dem das Ausgangssignal der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung mit einem Schwellwert verglichen wird, der angibt, dass eine Oberfläche mit geringer Reibung aufgetreten ist; und der Reduzierungsganzzahl-Verstärkungsfaktor-Block (64) einen Verstärkungsfaktor erzeugt, der niedriger ist als ein Anfangs-Verstärkungsfaktor, wobei der niedrigere Verstärkungsfaktor das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung an die gegebene Oberfläche geringer Reibung anpasst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Proportional-Verstärkungsfaktor-Block (80), wobei ein Ausgangssignal des Proportional-Verstärkungsfaktor-Blocks einem Ausgangssignal der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung hinzugefügt wird, um die Reaktionszeit der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung zu verlängern.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Rücksetzschaltung (92, 58), die vor einem Radblockierzustand das Ausgangssignal der Antiblockier-Steuervorrichtung auf einen Prozentanteil des Ausgangssignals der Antiblockier-Steuervorrichtung rücksetzt, um zu verhindern, dass übermäßiger Bremsdruck auf ein Rad aufgebracht wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit: einer Hysterese in einer Druck-"Ablass"-Schaltung, wobei die Hysterese verwendet wird, um zu bestimmen, wann die Antiblockier-Steuervorrichtung rückgesetzt wird, nachdem ein Radblockier-Ereignis aufgetreten ist, so dass das Rad in den Synchronzustand rückversetzt werden kann, bevor die Antiblockier-Steuervorrichtung rückgesetzt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Hysterese auf einem Prozentanteil des Radgeschwindigkeits-Referenzsignals ω_ref basiert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Ausgangssignal der Antiblockier-Bremssteuervorrichtung als oberer Grenzwert einer Begrenzungsvorrichtung der Bremssteuervorrichtung verwendet wird, um eine Beschädigung eines Reifens zu verhindern.