基于压力补偿控制的飞机全电刹车系统研究

【摘要】：多电全电飞机是未来民航客机发展的方向,全电刹车系统的研制适应了多电全电飞机的发展要求,此外对民航飞机安装的液压刹车系统进行全电化升级,能够提高刹车性能,减轻飞机重量等,因而有必要对民航飞机的全电刹车系统展开研究。在对国内外有关资料学习吸收的基础上,对民航客机的全电刹车系统进行了分析,详细分析了其系统组成和刹车原理,探讨了各组成部分在刹车过程中的功能,并对刹车过程中的各部分建立了数学模型;详细分析了机电作动器在大型民航客机上的结构形式,并根据其要完成的功能对其结构进行了详细设计,确定了横列式一体化布局构型,采用了目前功重比最高、可控性最强的无刷直流电机为其驱动元件,并分析了无刷直流电机的结构形式和工作原理,设计了基于PWM脉宽调制的转速-电流双闭环控制方案。分析了全电刹车系统刹车过程中的非线性影响因素,分析了滑移率对结合系数的影响原理,由经验公式确定了结合系数与滑移率的关系,针对刹车组件的刹车压力和刹车力矩的关系分析了其滞环产生的原因,分析了电机的转矩脉动和速度检测元件对刹车过程的非线性影响,针对所分析的因素分别给出了解决方法。以滑移率为控制量,提出了一种新的控制算法:基于压力补偿的控制。即将四组机电作动器分为A、B两组,根据滑移率差值的幅值设计了控制信号,利用由开关量I/O控制的一组机电作动器对由PID控制的一组在其压力的终端进行压力的快速补偿,使得作用在压力盘上的压力能够快速的变化,这是该控制算法的独特之处;基于此种控制算法,建立了全电刹车系统的整体模型,并首次根据某大型民航客机的基本数据在Matlab中进行了仿真,得到了理想的仿真曲线,并对其进行了分析,验证了该算法的正确性。