一种飞机故障安全刹车控制系统的制作方法

[0001]本发明涉及刹车控制系统技术领域，尤其涉及一种飞机故障安全刹车控制系统。背景技术：[0002]飞机刹车控制系统作为重要的机载设备，刹车系统能否正常工作将严重影响飞机安全，自动刹车系统由于在中止起飞和着陆过程中，不需要人工施加刹车操作即可完成飞机的减速，在飞机着陆过程中，自动刹车系统自动调节刹车压力保障飞机以恒减速率减速，可以显著提高乘员和乘客在着陆过程中的舒适感，同时还可以减少驾驶员的工作负荷，避免驾驶员操纵刹车不当可能导致的危险，因此此项技术在现在军民用飞机中广泛应用。[0003]飞机刹车控制系统作为重要的机载设备，刹车系统能否正常工作将严重影响飞机安全，目前，飞机刹车控制系统，大多采用一套液压源供压，在左右机轮各设置一个刹车控制阀，在控制阀前端各设置一个电磁液压锁，一旦刹车控制阀出现阀芯卡滞，电磁液压锁不能将刹车系统进油回到油箱，系统将会带刹车着陆和拖胎，飞机会出现刹爆轮胎的危险，严重影响飞机使用安全。[0004]现有技术中虽然出现了例如专利号ca201320049409.3公开的一种飞机故障-安全刹车控制系统，能保证刹车控制阀阀芯出现卡滞故障时，使刹车系统处于松刹状态，以防止系统带刹车着陆和拖胎导致飞机刹爆轮胎。提高了飞机的着陆安全性。但是其无法自动判断障碍物并进行不同压力的刹车控制。技术实现要素：[0005]本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种飞机故障安全刹车控制系统。[0006]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：[0007]一种飞机故障安全刹车控制系统，包括信息采集单元、数据处理单元、仿真处理单元、自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀；[0008]所述信息采集单元采集当前飞机速度和与障碍物之间的距离；[0009]所述数据处理单元利用信号采集单元的当前飞机速度及与障碍物间的距离计算出当前飞机与障碍物之间的相对距离和相对速度；[0010]所述自动刹车控制单元由数据处理单元得到的相对距离和相对速度信息建立飞机纵向逆模型以及预测模型，采用预测控制策略根据当前信息作出预测判断，并对当前飞机刹车状态进行控制，而且还对若干周期内的状态进行预测并基于此对当前输入修正；[0011]所述自动刹车控制单元输出的信号发送到刹车控制阀中，可将制动压力信息变为可执行指令，改变刹车控制阀压力大小，实现飞机的制动；[0012]所述仿真处理单元能实时能运行飞机模型、障碍物模型及刹车控制阀模型，并能实时解算出飞机当前运行状态、飞行速度和飞机减速率。[0013]可选地，所述信息采集单元包括摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种。[0014]可选地，该系统通过以下方式实现：[0015]步骤一：飞机操作人员通过中央维护系统开启信息采集单元，通过摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种实现实时监控；[0016]步骤二：数据处理单元对信息采集单元发送的数据进行实时监控，同时对自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀进行监控，判断上述单元是否处于故障状态，若上述某一单元故障，则向发送飞机操作人员刹车系统故障信息；[0017]步骤三：若自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀无故障，则向飞机操作人员发送刹车系统无故障；[0018]步骤四；仿真处理单元根据当前飞机系统刹车压力信号、飞机模型、障碍物模型及刹车控制阀模型实时解算出当前运行状态、飞行速度和飞机减速率；[0019]步骤五；预设定障碍物类别以及第一阈值及第二阈值，其中第二阈值大于所述第一阈值，对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第一阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行小压力自动刹车；[0020]步骤六；对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第二阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行大压力自动刹车。[0021]可选地，所述飞机纵向逆模型辨识的方法为：采用蚁群优化神经网络寻求最优的神经网络结构和权值和阈值，并依此神经网络系统辨识建立飞机纵向逆模型，以当前相对飞机速度和相对距离为输入，刹车控制阀压力为输出；由摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种测得信息经数据处理模块得到的当前相对飞机速度和相对距离，刹车控制阀处安装压力传感器得到制动力，得到输入输出，建立纵向模型非线性系统如下描述：[0022]y(t)＝f[y(t-1),...y(t-a),u(t-d),....u(t-d-b)][0023]表示双输入单输出非线性动态系统，b和a分别表示输入u和输出y的阶次，d为非线性系统的时滞，f(·)表示一个未知待辨识的连续非线性函数。[0024]本发明具备以下优点：[0025]本发明通过设置信息采集单元、数据处理单元、仿真处理单元，可以对飞机的飞行状态进行监控，并根据当前飞机系统刹车压力信号、飞机模型、障碍物模型及刹车控制阀模型实时解算出当前运行状态、飞行速度和飞机减速率。[0026]本发明通过设置动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀，预设定障碍物类别以及第一阈值及第二阈值，其中第二阈值大于所述第一阈值，对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第一阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行小压力自动刹车；对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第二阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行大压力自动刹车，从而实现针对不同速度下遇到障碍物进行不同压力的刹车，增加安全性能。具体实施方式[0027]下面将结合对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。[0028]一种飞机故障安全刹车控制系统，包括信息采集单元、数据处理单元、仿真处理单元、自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀。[0029]所述信息采集单元采集当前飞机速度和与障碍物之间的距离。[0030]所述信息采集单元包括摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种。[0031]所述数据处理单元利用信号采集单元的当前飞机速度及与障碍物间的距离计算出当前飞机与障碍物之间的相对距离和相对速度；[0032]所述自动刹车控制单元由数据处理单元得到的相对距离和相对速度信息建立飞机纵向逆模型以及预测模型，采用预测控制策略根据当前信息作出预测判断，并对当前飞机刹车状态进行控制，而且还对若干周期内的状态进行预测并基于此对当前输入修正。[0033]所述飞机纵向逆模型辨识的方法为：采用蚁群优化神经网络寻求最优的神经网络结构和权值和阈值，并依此神经网络系统辨识建立飞机纵向逆模型，以当前相对飞机速度和相对距离为输入，刹车控制阀压力为输出；由摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种测得信息经数据处理模块得到的当前相对飞机速度和相对距离，刹车控制阀处安装压力传感器得到制动力，得到输入输出，建立纵向模型非线性系统如下描述：[0034]y(t)＝f[y(t-1),...y(t-a),u(t-d),....u(t-d-b)][0035]表示双输入单输出非线性动态系统，b和a分别表示输入u和输出y的阶次，d为非线性系统的时滞，f(·)表示一个未知待辨识的连续非线性函数。[0036]所述自动刹车控制单元输出的信号发送到刹车控制阀中，可将制动压力信息变为可执行指令，改变刹车控制阀压力大小，实现飞机的制动；[0037]所述仿真处理单元能实时能运行飞机模型、障碍物模型及刹车控制阀模型，并能实时解算出飞机当前运行状态、飞行速度和飞机减速率。[0038]该系统通过以下方式实现：[0039]步骤一：飞机操作人员通过中央维护系统开启信息采集单元，通过摄像头、毫米波雷达、红外传感器中的一种或多种实现实时监控；[0040]步骤二：数据处理单元对信息采集单元发送的数据进行实时监控，同时对自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀进行监控，判断上述单元是否处于故障状态，若上述某一单元故障，则向发送飞机操作人员刹车系统故障信息；[0041]步骤三：若自动刹车控制单元、自动刹车制动执行单元、刹车控制阀无故障，则向飞机操作人员发送刹车系统无故障；[0042]步骤四；仿真处理单元根据当前飞机系统刹车压力信号、飞机模型、障碍物模型及刹车控制阀模型实时解算出当前运行状态、飞行速度和飞机减速率；[0043]步骤五；预设定障碍物类别以及第一阈值及第二阈值，其中第二阈值大于所述第一阈值，对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第一阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行小压力自动刹车；[0044]步骤六；对于识别到障碍物，且飞机的瞬时速度大于第二阈值，则启动自动刹车控制单元驱动刹车控制阀进行大压力自动刹车。[0045]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“罩盖”、“嵌装”、“连接”、“固定”、“分布”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。