飞机刹车系统半实物仿真平台结构
专利汇可以提供飞机刹车系统半实物仿真平台结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 机电系统 控制和 半实物仿真 技术，涉及对传统飞机 刹车 实验系统的改进。该半实物仿真平台包括 载荷 压下系统、惯量模拟系统、机轮刹车系统、仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统。其中载荷压下系统能够模拟飞机刹车过程中轮胎的径向载荷；惯量模拟系统用来模拟飞机的平动惯量，同时能够实现刹车过程中飞机 发动机 残余推 力 、 气动 阻力和前轮摩擦的补偿；机轮刹车系统为物理的飞机刹车装置；仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统中仿真计算机中解算飞机着陆滑跑六 自由度 模型，输出 电动机 的力矩参考值和左右载荷压下系统压下载荷的参考值，并将解算的飞机 位置 和 姿态 传送给视景系统，虚拟仪表部分能够实时显示飞机的 空速 、姿态、高度、航向和 发动机转速 等。该研究成果为飞机的着陆滑跑及刹车控制律的设计、实验与验证提供了有效的手段和开发环境，既减少了真实实验的 风 险，又节约了大量资金，具有独创性和显著的经济效益。，下面是飞机刹车系统半实物仿真平台结构专利的具体信息内容。
1、飞机刹车系统半实物仿真平台结构，其特征在于：
载荷压下系统为左右对称的阀控缸结构，包括油源、伺服阀、液压缸、位 置传感器(LVDT)和压力传感器。能够进行位置控制和力控制，通过力控制可以 实现飞机刹车实验过程中机轮径向载荷的模拟。
惯量模拟系统包括惯量盘、电动机、变频器、力矩传感器和旋转编码器。 惯量盘为铁质实心圆柱体，用来模拟飞机跑道和飞机部分惯量。电动机采用西 门子变频调速电机，电动机可以对惯量盘施加正、反两个方向的力矩，实现飞 机部分惯量的模拟和发动机残余推力、气动阻力、前轮摩擦力等的补偿。力矩 传感器测得电动机输出力矩形成力矩闭环控制。旋转编码器通过计数测得惯量 盘的转速形成惯量盘的速度控制。
机轮刹车系统包括机轮及轮胎、比例式电控刹车阀及控制器、磁敏电阻测 速传感器、刹车力矩传感器。采用左右对称的两个刹车装置，分别模拟飞机左 右两个主机轮的刹车系统，可以用来研究飞机在非对称刹车情况下的防滑刹车 控制律和纠偏控制律。
仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统中仿真计算机中解算飞机着陆滑跑六 自由度模型，输出电动机的力矩参考值和左右载荷压下系统压下载荷的参考值， 并将解算的飞机位置和姿态传送给视景系统；虚拟仪表部分能够实时显示飞机 的空速、姿态、高度、航向和发动机转速等。
技术领域
本发明属于机电系统控制和半实物仿真技术，涉及对传统飞机刹车实验系 统的改进。
背景技术
因此在传统的飞机刹车实验系统上进行飞机刹车系统的测试存在一定的局 限性。为了再现刹车系统的实际工作状况，实现对一定质量范围内飞机的刹车 系统的测试，有必要设计飞机刹车系统半实物仿真平台。
发明内容
本发明的技术方案是：飞机刹车系统半实物仿真平台，其主要包括：载荷 压下系统、惯量模拟系统、机轮刹车系统、仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统。 其中载荷压下系统能够模拟飞机刹车过程中轮胎的径向载荷；惯量模拟系统用 来模拟飞机的平动惯量，同时能够实现刹车过程中飞机发动机残余推力、气动 阻力和前轮摩擦的补偿；机轮刹车系统为物理的飞机刹车装置；仿真计算/虚拟 仪表系统和视景系统中仿真计算机中解算飞机着陆滑跑六自由度模型，输出电 动机的力矩参考值和左右载荷压下系统压下载荷的参考值，并将解算的飞机位 置和姿态传送给视景系统，虚拟仪表部分能够实时显示飞机的空速、姿态、高 度、航向和发动机转速等。
本发明的优点是：与传统飞机刹车实验系统相比，能够在实验过程中实现 机轮径向载荷的跟踪；采用机械惯量电模拟技术以适用不同质量飞机刹车系统 的测试；采用左右对称的两个刹车装置既可以研究飞机防滑刹车控制，又可以 研究飞机刹车过程中的纠偏控制；仿真计算机中采用飞机着陆滑跑六自由度模 型，实时计算电动机的力矩参考值和左右载荷压下系统压下载荷的参考值，并 将解算的飞机位置和姿态传送给视景系统，虚拟仪表部分能够实时显示飞机的 空速、姿态、高度、航向和发动机转速等。该研究成果为飞机的着陆滑跑及刹 车控制律的设计、实验与验证提供了有效的手段和开发环境，既减少了真实实 验的风险，又节约了大量资金，具有独创性和显著的经济效益。
附图说明
图1是载荷压下系统的结构原理图。
图2是惯量模拟系统的结构原理图。
图3是机轮刹车系统的结构原理图。
图4是视景系统。
图5是虚拟仪表。
图6是飞机刹车实验系统控制柜。
图7是实验系统信号调理示意图。
图8是视景显示和仿真计算机控制柜。
图9是飞机座舱。
图10是测控计算机环形网络拓扑结构。
具体实施方式
本半实物仿真平台主要包括：载荷压下系统、惯量模拟系统、机轮刹车系 统、仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统。
其中图1所示载荷压下系统主要包括：包括油源、伺服阀、液压缸、位置 传感器(LVDT)和压力传感器。油源系统为自行研制的，调压范围为0～18MPa。伺 服阀型号为FF-102/30。作动筒为自行研制的。高精度位移传感器型号为DA-75， 量程为0～100mm；位移传感器测得作动筒伸出位移，形成载荷压下系统的位置控 制。压力传感器型号为BK-2F，量程为0～3T；压力传感器测得作动筒输出力， 形成载荷压下系统的力控制，压下力的参考值由仿真控制计算机给出。
其中图2所示惯量模拟系统主要包括：惯量盘、电动机、变频器、力矩传 感器和旋转编码器。惯量盘为铁质实心圆柱体，直径0.8m，厚0.3m，质量1176kg， 转动惯量94.08kgm2；惯量盘用来模拟飞机跑道和飞机部分惯量。电动机采用西 门子变频调速电机，西门子电动机型号1LG6 223-6AA10-Z，额定功率30kW，额 定转速980rpm，额定转矩292Nm；电动机可以对惯量盘施加正、反两个方向的 力矩，实现飞机部分惯量的模拟和发动机残余推力、气动阻力、前轮摩擦力等 的补偿，力矩的参考值由仿真控制计算机给出。西门子变频器型号 6SE7026-0ED61。力矩传感器型号为AKC-205型扭矩传感器，量程为±1000Nm； 力矩传感器测得电动机输出力矩形成力矩闭环控制。旋转编码器型号为 ERN120-5000-01，通过计数测得惯量盘的转速形成惯量盘的速度控制。
其中图3所示机轮刹车系统主要包括：机轮及轮胎、比例式电控刹车阀及 控制器、磁敏电阻测速传感器、刹车力矩传感器。机轮型号LS-137，该机轮和 (360×130-127)无内胎轮胎配套使用。比例式电控刹车阀及控制器型号YS-146， 由控制器、电动机组件、刹车阀等组成，输入占空比0～100％的控制信号分别对 应0～6MPa的输出压力。磁敏电阻测速传感器型号CS-J1-M12，每转产生600个 脉冲。刹车力矩传感器由电阻应变式荷重传感器(CZLYB-4H/300kg)和力臂 (150mm)组成，因此刹车力矩传感器的量程为441Nm。
其中仿真计算/虚拟仪表系统和视景系统中仿真计算机中解算飞机着陆滑 跑六自由度模型，输出电动机的力矩参考值和左右载荷压下系统压下载荷的参 考值，并将解算的飞机位置和姿态传送给图4所示的视景系统；图5所示虚拟 仪表部分能够实时显示飞机的空速、姿态、高度、航向和发动机转速等。。
下面详细介绍一下半实物仿真平台的测试系统。
图6为飞机实验系统控制柜，由三台研华610H系列工业控制计算机和两个 信号调理机箱组成；三台工控机中最上面的为系统管理上位机，内有实时网卡 GE-VMIC-PCI-5565一块；下面的两台分别为载荷压下和惯量模拟下位机、刹车 下位机，内分别有实时网卡GE-VMIC-PCI-5565、AD卡PCI-1716、DA卡PCI-1723、 计数板卡PCI-1784各一块；三台工控机通过实时网络连接。信号调理机箱为自 行研制实现信号的滤波、放大等，如图7所示。
图8为视景显示和仿真计算机控制柜。上面的为仿真计算机，内有实时网 卡GE-VMIC-PCI-5565、IO卡AC4165、AD卡AC1558各一块，计算机采集图9所 示座舱内的操纵数据，并实时解算飞机六自由度数学模型，将飞机的相关参数 传递给座舱内的虚拟仪表面板，并将电动机输出力矩参考值和左右载荷压下参 考值通过实时网络传递给载荷压下和惯量模拟下位机；下面的为视景显示计算 机，该计算机接收仿真计算机传递过来的飞机三个坐标和欧拉角，通过投影机 三维显示飞机的位置和姿态，如图4所示。
这样图6中的三台工控机和图8中的仿真计算机通过图10所示实时网络连 接起来。
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