[发明专利]一种飞机防滑刹车控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的一种飞机防滑刹车控制方法，属于刹车的自动控制技术领域。

背景技术

起落架-刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统，其功能是承受飞机的静态重量、动态冲击载荷以及吸收飞机着陆时的动能，实现飞机的着陆、滑行和转弯控制。现代飞机一般普遍装备防滑刹车系统(Anti-skid Brake System，ABS)，是在传统刹车系统的基础上采用闭环控制方法实现刹车力矩的自动调节，防止刹车时由于刹车压力过大造成的飞机机轮的锁死。它能够充分利用飞机轮胎和地面之间的最大结合系数，获得较高的刹车效率，从而有效地缩短刹车距离，防止由于飞机机轮锁死造成的轮胎的严重磨损，以提高飞机的安全性和可靠性。

飞机刹车系统中存在诸多非线性因素，如飞机轮胎与地面之间的结合系数、结合系数与滑移率、刹车力矩与刹车压力等。这些非线性因素直接影响到飞机刹车系统的性能。飞机在起飞和着陆过程中有可能遇到侧风、左右主机轮与跑道接触状况不对称等恶劣条件。这些因素不仅会降低刹车本身的效率，甚至可能导致飞机偏离甚至冲出跑道。

防滑/防抱死刹车系统经过几十年的发展，已经在地面车辆以及移动机器人领域大量研究，并取得很好的效果。

但上述的这些应用和飞机刹车领域有一些不同点：由于汽车受气动力因素影响较小，地面车辆刹车系统认为纵向减速直接由刹车产生，因此纵向减速率和轮胎/路面摩擦力直接关联，且对于汽车应用，可认为刹车作用均匀分布在各个轮上。而对于飞机刹车来说，这些假设是不太合适的，飞机在着陆过程中，除了机轮刹车以外，由减速装置造成的减速必须加以考虑，同时飞机可能采用差动刹车，左右机轮的刹车作用不一致。

因此，飞机刹车性能还受到空气动力和力矩的影响。就目前一般来讲，地面气动力和力矩很难通过飞机上现有的传感器精确得到。同时，这些外部力很容易受到机场环境和风向影响。此外，垂直方向的不确定负载对起落架系统和刹车系统也有很大的影响，飞机的重量变化也会影响刹车性能，因此，为获得高性能的刹车效果，在设计防滑控制器时必须考虑飞机纵向动力学需要考虑进来。

发明内容

针对这些问题，本发明将采用如下的方法来改进这种问题：第一种方法是对飞机的纵向动力学过程通过神经网络进行在线辨识，构建纵向滑移动力学过程，再通过自适应神经网络控制器，确保刹车系统能在存在垂直和纵向不确定情况下跟踪设定滑移率，考虑到刹车转矩输入存在物理约束，过大的刹车力矩不仅对刹车没有帮助，反而容易使系统陷入深度打滑，本发明对控制输入进行约束处理，使控制器能在输入约束情形下学习不确定部分并跟踪设定滑移曲线。第二种方法本发明考虑到飞机动力学模型难于准确获得导致纵向力计算不准确，本发明设计抗干扰微分器构造飞机减速过程，并通过自适应神经网络辨识轮胎-地面摩擦力曲线，采用极值搜索算法求取最优滑移率，本发明同样设计了考虑输入约束的自适应控制律和参数更新律，用于学习不确定部分并跟踪最优滑移曲线。

本发明提出的飞机防滑刹车控制方法，借助跟踪微分器或者二阶滑模微分器的鲁棒抗干扰特性，构造出飞机减速率信号，用于滑移力计算，避免了对纵向动力学过程进行学习辨识；两种方法都无需假设刹车纵向力是均匀分布，可用于多轮刹车系统；此外，考虑到刹车系统的安全工作范围，对刹车压力进行约束，兼顾了防滑刹车效率和防抱死安全性，具有一定的先进性。

本发明涉及一种飞机防滑刹车控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步：通过机载总线获得飞机的速度V，通过二阶滑模微分器解算飞机速度获得飞机机体减速率。步骤如下：

σ(t)=V-x^(t)]]>