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飞机全电刹车控制系统的研究与设计

李化良  
【摘要】:全电刹车系统是多电飞机中重要的子系统,它以机电作动机构代替液压作动机构、以数字式刹车控制器代替模拟式液压控制盒,大大提高了刹车系统的整体性能。论文根据全电刹车系统的工作原理,提出了一种基于TMS320F240的全电刹车数字控制系统,详细阐述了其软硬件设计,并且对测试结果进行了分析。 论文首先简要地阐述了滑移率式防滑控制策略的基本原理,介绍了机电作动机构和数字控制器的基本构成,讨论了机电作动机构的核心——无刷直流电机的工作原理和控制方法。飞机刹车过程是一个非线性时变系统,通过对刹车过程进行动力学数学建模,分析了刹车过程中存在的非线性因素和时变特性,提出了以滑移率为控制目标的参数模糊自整定PID控制算法,仿真表明这种控制算法可以大大提高刹车系统的性能。论文详尽地阐述了以TMS3320F240为核心的控制器硬件构成,充分地利用DSP内部资源并辅以外围电路构成了速度检测、电流反馈、过流保护、串口通信等功能电路,利用GAL16V8D实现无刷直流电机的转子位置信号等逻辑信号的处理,以IR2130为中心构成了三相全桥电路实现无刷直流电机的高效驱动。在控制算法上采用三环控制策略,并对传统的PID算法作了改进,其中滑移率闭环采用参数模糊自整定PID算法,力矩环采用在压紧和松刹时采用不同参数的PID算法,电流环采用PI调节算法。 实验证明,系统具有良好的动态性能,可以快速、准确地跟踪期望刹车推力。全电刹车系统与飞机半物理仿真模型的联调表明,控制系统的硬件设计和程序设计工作可靠,刹车时间短,实现了刹车系统的控制要求。


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