ES2339829T3 - Procedimiento de control de un freno de vehiculo con correccion de par. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de control de un freno de vehículo adaptado para ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta a una consigna de accionamiento, en el que: - a partir de una consigna de frenado *(F) se determina una consigna nominal de accionamiento *(X) del accionador del freno teniendo en cuenta todas los componentes de la consigna de frenado; - a partir de esta misma consigna de frenado *(F) y de una medición del par (Cmes) desarrollado por el freno, se determina una corrección (xcorr) de la consigna nominal de accionamiento, caracterizado porque la corrección solamente tiene en cuenta variaciones de baja frecuencia de la consigna de frenado; - se añade la corrección a la consigna nominal.
Description
Procedimiento de control de un freno de vehículo
con corrección de par.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de control de un freno de vehículo con corrección de
par.
Los sistemas de frenado para vehículos comportan
accionadores de frenado (hidráulicos o electromecánicos) para
aplicar a las ruedas del vehículo un par de frenado que tiende a
reducir la velocidad del vehículo.
La mayor parte de los controles de frenos
conocidos en aeronáutica utilizan una consigna, que se traduce o
bien en presión, en el caso de frenos hidráulicos, o en un esfuerzo
a aplicar o un desplazamiento del empujador, en el caso de frenos
con accionadores electromecánicos.
Se han propuesto controles que utilizan una
consigna de par y que establecen un bucle de retroacción sobre la
base del par medido, tal como en los documentos US 2005/0001474 y DE
19536694. Estos controles representan la ventaja de tener en cuenta
globalmente la acción del freno con intermedio del control de par
que genera, permitiendo una adaptación a las dispersiones de la
respuesta en el par de freno para un esfuerzo de frenado
determinado.
No obstante, estos controles de banda pasante
elevada pueden interferir con la protección antibloqueo de las
ruedas, en especial en el caso de desfase entre los controles de par
y los controles del antibloqueo. En ciertas condiciones de
adherencia, el control de par envía una consigna de par
temporalmente nula para evitar el bloqueo de las ruedas. No
obstante, si la rueda se bloquea intempestivamente, el par medido se
anula bruscamente y el par medido es entonces igual a la consigna
de par nulo. Por lo tanto, la rueda queda bloqueada sin que el
freno sea controlado para liberar la rueda.
La invención tiene por objeto un control de
freno utilizando una consigna de esfuerzo o de posición, pero
teniendo en cuenta, no obstante, el par medido.
Para la realización de la invención se propone
un procedimiento de control de un freno de vehículo adaptado para
ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta a una consigna de
accionamiento, en el que:
- a partir de una consigna de frenado se
determina una consigna nominal de accionamiento del accionador del
freno teniendo en cuenta todos los componentes de la consigna de
frenado;
- a partir de esta misma consigna de frenado, y
de una medición del par desarrollado por el freno, se determina una
corrección de una consigna nominal de accionamiento, sin tener en
cuenta la corrección más que las evoluciones de baja frecuencia de
la consigna de frenado;
- se aplica la corrección a la consigna nominal
de accionamiento.
De este modo se controla satisfactoriamente el
freno según la consigna de frenado y no en cuanto a par. La
medición del par sirve en este caso solamente para producir una
corrección de baja frecuencia de la consigna nominal de
accionamiento que ha sido calculada teniendo en cuenta componentes
de alta frecuencia de la consigna de frenado.
La corrección de baja frecuencia propuesta de
este modo permite reducir las dispersiones de par de frenado para
una consigna de frenado determinada, que pueden ser provocadas por
la dispersión del esfuerzo de frenado aplicado o a una dispersión
de la respuesta de par del freno al esfuerzo de frenado
aplicado.
Además, la corrección de baja frecuencia
propuesta de este modo sigue siendo compatible con la protección
antibloqueo que modula en alta frecuencia la consigna de frenado
para evitar el bloqueo de la rueda.
Una de las ventajas de la invención es la de
permitir un funcionamiento degradado del freno en caso de pérdida
del captador de par. La corrección es entonces arbitrariamente
anulada o mantenida en su valor corriente, y el freno es regulado
entonces únicamente en función de la consigna de frenado.
En el caso específico de una consigna de
posición, la corrección de par según la invención permite compensar
las dilataciones térmicas que pueden hacer variar el esfuerzo
aplicado por el freno.
La invención se comprenderá mejor en base a la
descripción siguiente que hace referencia a la figura única que
presenta un esquema de bloques de una forma particular de puesta en
práctica del procedimiento de la invención.
La invención se describe a continuación en su
aplicación a un freno de aeronave del tipo que comporta accionadores
electromecánicos controlados en desplazamiento. Un dispositivo de
cálculo (no representado) genera una consigna de frenado
\overline{F}. Esta consigna es corregida a alta frecuencia por un
sistema de protección antibloqueo que, verificando de manera
permanente la relación de deslizamiento de la rueda, detecta un
eventual inicio de bloqueo de la rueda y disminuye como
consecuencia la consigna de frenado \overline{F} para evitar el
bloqueo de dicha rueda.
De manera conocida, un convertidor (1)
transforma la consigna de frenado \overline{X} en una consigna de
posición \overline{F} para el empujador del accionador, en este
caso, según una modalidad no lineal (1). El cálculo de la consigna
de posición \overline{X} se realiza en este caso a una frecuencia
de cálculo elevada compatible con la velocidad de funcionamiento de
la protección de antibloqueo, de manera que la consigna de posición
\overline{X} tiene en cuenta simultáneamente componentes de baja
frecuencia y componentes de alta frecuencia de la consigna de
frenado \overline{F}.
Según la invención, se calcula una corrección de
posición de baja frecuencia x_{Corr}, que se añade a la media del
dispositivo de suma (20) en la consigna de posición \overline{X}
para obtener la consigna de posición corregida
\overline{X}_{corr}= \overline{X}+x_{corr}. Esta corrección
de posición x_{corr} tiene en cuenta el par medido según las
modalidades siguientes.
Se elabora inicialmente una imagen de un par
medio C_{moy} que corresponde a la consigna de frenado
\overline{F}. A estos efectos, la consigna de frenado
\overline{F} es facilitada a una etapa proporcional (2) de
ganancia (K1) para hacerla compatible a un par, y después se somete
a un primer filtro pasa-bajos (3) para eliminar de
la misma todos los componentes de alta frecuencia, y en especial
los que son debidos a la puesta en práctica de la protección
antibloqueo.
Por otra parte, se utiliza una medición del par
C_{mes} realmente ejercido por el freno que es facilitada a una
etapa proporcional (4) de ganancia (K2), siendo sometida, a
continuación, a un segundo filtro pasa-bajos (5)
para eliminar los componentes de alta frecuencia, así como los
ruidos de medición. Se obtiene un par medido calibrado
\tilde{C}_{mes}.
El par medio C_{moy} y el par medido calibrado
\tilde{C}_{mes} son facilitados como entrada a un comparador que
genera un error \varepsilon. Este error es sometido a
tratamiento, siendo facilitado a un controlador que presenta una
acción proporcional (6) de ganancia (K3), una acción integral (7) y
finalmente una etapa de saturación (8) que tiene por finalidad
restringir la corrección a valores comprendidos en el intervalo
[x_{min},x_{max}]. Esta saturación evita las correcciones
demasiado importantes que perturbarían el buen funcionamiento del
freno o conducirían a aplicar un esfuerzo demasiado elevado,
superior a un esfuerzo límite admisible para el freno.
De modo preferente, y de manera conocida, la
acción integral (7) comporta una protección antiembalaje que
produce la acción integral cuando la corrección es saturada por la
etapa de saturación (8), de manera que evita el incremento de la
integral del error \varepsilon mientras la corrección está
saturada.
La salida de la etapa de saturación (8) es
facilitada entonces a un limitador de pendiente (9), que tiene por
función garantizar variaciones progresivas de la corrección. Se
obtiene de este modo la corrección de posición pretendida
x_{corr}.
Cuando la aeronave está parada, se puede
aplicar, no obstante, un esfuerzo de frenado, por ejemplo, para
mantener la aeronave inmovilizada en el aparcamiento. El esfuerzo
aplicado de este modo conduciría a un par medio C_{moy} no nulo,
mientras que el par medido C_{mes} es nulo o muy reducido. En esta
situación, el error de par sería grande y llevaría a una corrección
importante, aumentando adicionalmente el desplazamiento del
empujador de los accionadores, y contribuyendo de esta manera a
aumentar el esfuerzo aplicado. Para evitar esta situación, se
neutraliza la corrección. Para efectuar esta neutralización se prevé
un conmutador (10) controlado por un órgano de desactivación de la
corrección (11), que permite conmutar la entrada del limitador de
pendiente (9) a un valor fijo, escogido en este caso igual a cero.
Esta conmutación permite igualmente neutralizar la corrección
cuando se detecta que el captador de par que facilita la medición de
par C_{mes} se encuentra en fallo. El limitador de pendiente (9)
dispuesto más abajo del conmutador (10) permite evitar brusquedades
de corrección cuando tiene lugar una conmutación de este tipo, y en
el caso de una conmutación inversa.
La invención no está limitada a lo que se ha
descrito, sino, por el contrario, abarca cualquier variante que se
encuentre dentro del marco definido por las reivindicaciones.
En particular, si bien se ha mostrado la
invención en relación con frenos con accionadores electromecánicos
controlados en posición, la invención se aplica más generalmente a
cualquier otro tipo de control. Por ejemplo, se pueden generar
consignas de accionamiento de esfuerzo para frenos de este mismo
tipo o de presión para frenos hidráulicos, siendo corregidas estas
consignas de accionamiento según la invención por medio de una
medición del par generado por el freno.
Si bien se ha indicado que la corrección pasa
bruscamente a valor nulo cuando la corrección es neutralizada, se
podrá prever otras desactivaciones de la corrección, manteniendo,
por ejemplo, el último valor de corrección antes de la
neutralización y después, cuando la corrección es reactivada,
repartiendo dicho valor último. Se puede neutralizar la corrección
por otros medios, por ejemplo, utilizando un dispositivo sumador
(20) condicional que interrumpe la suma de la corrección de la
posición x_{corr} en la consigna de la posición \overline{X}
como respuesta a una orden de neutralización de la corrección.
Si bien se ha indicado que para formar una
imagen del par medio C_{moy} a partir de la consigna de frenado
\overline{F}, se multiplica ésta última por una ganancia (K1)
fija, se podrá también utilizar una ganancia (K1) variable que está
determinada en tiempo real en función de parámetros p, tales
como la velocidad de la aeronave, la temperatura del freno o el
punto de funcionamiento del mismo, utilizando un modelo numérico
adecuado. De manera ventajosa, se podrá tener en cuenta no
solamente parámetros del freno regulado, sino parámetros que
proceden de los otros frenos, lo que permite asegurar una
uniformización del desgaste o del calentamiento de los frenos.
Si bien se ha utilizado en este caso un
controlador de tipo proporcional-integral, se pueden
utilizar otros tipos de control, por ejemplo,
proporcional-integral-derivador, u
otros.
Si bien se ha filtrado independientemente la
imagen del par medio C_{moy} y la medición del par C_{mes} por
dos filtros pasa-bajos independientes, se podrá
igualmente suprimir estos dos filtros para sustituirlos por un
filtro único pasa-bajos dispuesto más abajo del
comparador para filtrar el error \varepsilon.
Si bien se ha indicado que se utiliza una etapa
de saturación (8) para saturar la corrección xCorr, se podrá, de
forma complementaria, tal como se ha mostrado, o en sustitución de
esta etapa de saturación, utilizar una etapa saturadora (21) para
saturar la consigna corregida xCorr con la finalidad de garantizar
que la consigna corregida continúe en niveles compatibles con la
integridad mecánica de los componentes del freno.
Finalmente, si bien se ha indicado que para
determinar la corrección x_{Corr} de la consigna de posición, se
utiliza la consigna de frenado \overline{F}, que contiene la
corrección de antibloqueo y de la que se extraen los componentes de
baja frecuencia por un filtro pasa-bajos, se podrá
determinar esta corrección de posición de otro modo, por ejemplo,
utilizando la consigna de frenado de baja frecuencia tomada antes de
su corrección de alta frecuencia por el dispositivo de protección
antibloqueo (la consigna de frenado de baja frecuencia puede
proceder, por ejemplo, de los pedales del piloto o proceder de la
consigna de desaceleración en un frenado de forma automática,
llamado "autobrake" ("autofrenado"). La consigna nominal
\overline{X} será determinada partiendo de una entrada que es la
suma de la consigna de frenado de baja frecuencia a la que se añade
la corrección de antibloqueo de alta frecuencia.
Claims (9)
1. Procedimiento de control de un freno de
vehículo adaptado para ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta
a una consigna de accionamiento, en el que:
- a partir de una consigna de frenado
(\overline{F}) se determina una consigna nominal de accionamiento
(\overline{X}) del accionador del freno teniendo en cuenta todas
los componentes de la consigna de frenado;
- a partir de esta misma consigna de frenado
(\overline{F}) y de una medición del par (C_{mes}) desarrollado
por el freno, se determina una corrección (x_{corr}) de la
consigna nominal de accionamiento, caracterizado porque la
corrección solamente tiene en cuenta variaciones de baja frecuencia
de la consigna de frenado;
- se añade la corrección a la consigna
nominal.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que para determinar la corrección se construye una imagen del
par medio (C_{moy}) aplicado por el freno a partir de la consigna
de frenado (\overline{F}) y se compara este par medio a la
medición de par (C_{mes}).
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en
el que antes de la comparación, la imagen del par medio (C_{moy})
y la medición del par (C_{mes}) son filtradas para eliminar los
componentes de alta frecuencia.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en
el que la comparación facilita un error (\varepsilon) que es
sometido a un tratamiento (6, 7) y a continuación a una saturación
(8) para restringir la corrección a valores comprendidos en un
intervalo predeterminado ([x_{min}, x_{max}]).
5. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que se neutraliza la corrección
(10, 11) si el vehículo se encuentra parado o si se detecta un
fallo de medios de medición del par.
6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en
el que la neutralización de la corrección comprende la etapa de
fijar el valor de la corrección a un valor determinado.
7. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que la consigna de frenado (\overline{F}) comporta componentes
de alta frecuencia generadas por una puesta en práctica de una
protección antibloqueo, siendo filtrados estos componentes de alta
frecuencia para determinar la corrección (x_{corr}) de la consigna
nominal de accionamiento (\overline{X}).
8. Procedimiento, según la reivindicación 1, en
el que se satura (21) la consigna de accionamiento corregida.
9. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento de una de las reivindicaciones anteriores, que
presenta:
- una entrada para recibir una consigna de
frenado (\overline{F});
- una entrada para recibir una medición del par
(C_{mes}) generado por el freno;
- medios de cálculo a partir de la consigna de
frenado (\overline{F}) de una consigna nominal de accionamiento
(\overline{X}) del accionador del freno;
- medios de cálculo a partir de la consigna de
frenado (\overline{F}) y de la medición de par (C_{mes}) de una
corrección (x_{corr}) de la consigna nominal de accionamiento,
caracterizado porque dicha corrección tiene en cuenta
solamente evoluciones de baja frecuencia de la consigna de
frenado;
- una salida que facilita una suma de la
consigna de accionamiento y de la corrección de la consigna de
accionamiento.
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