[发明专利]一种飞机双余度电刹车装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双余度电刹车装置和控制方法，尤其是一种飞机双余度电刹车装置和控制方法。

背景技术

飞机刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统，其作用是承载飞机的静态重量、动态冲击载荷以及吸收飞机着陆时的动能，实现飞机的起飞、着陆、滑行、转弯的制动和控制。

目前，电刹车控制系统研究成果有：公开号为CN101117155的专利《飞行器电刹车控制系统架构》和公开号为CN101568458的专利《飞行器全电刹车系统的降低功率模式》是波音公司研究的两种技术。发表于《计算机测量与控制》的文章《飞机全电刹车驱动器设计与关键技术研究》是一种设计CPLD和DSP为刹车系统主要控制芯片的控制器的技术。这些电刹车均未采用冗余技术，可靠性不高。本发明采用双余度技术设计，提高整个刹车系统的可靠性。

发明内容

为了提高飞机刹车系统的可靠性，本发明提供了一种飞机电刹车的双余度驱动装置，在正常情况下，能够完成正常的飞机刹车，在驱动装置一余度出现故障时，能够实时检测出故障点并进行隔离，在单通道下，完成刹车功能，从而提高飞机刹车系统的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括冗余驱动控制器、刹车作动器和受刹机轮。冗余驱动控制器部分接收刹车压力给定信号，驱动刹车作动器工作，使施加在受刹机轮上的刹车压力跟随刹车压力给定信号。

其中，冗余驱动控制器部分包括刹车压力反馈调理单元、刹车压力给定接收单元、DSP单元、CPLD单元、隔离电路单元、功率驱动单元、电流采集单元、过流保护辅助单元和电源系统单元。刹车压力给定接收单元将刹车压力给定信号转化为电压信号，输入DSP单元，刹车压力反馈调理单元将双余度压力传感器测得的两路刹车压力反馈信号放大滤波后输入DSP单元，DSP单元的输出分别控制刹车作动器两个绕组的占空比信号。CPLD单元将占空比信号和刹车作动器两套霍尔信号进行逻辑运算，分别输出控制刹车作动器的两个绕组运转的调制换向信号，经隔离电路单元和功率驱动单元，控制刹车作动器运行。在功率驱动单元采集双余度无刷直流电机的母线电流，经过流保护辅助单元，将母线电流与预先设定的过流阈值相比较，若母线电流大于预先设定的过流阈值，则过流信号为低，若母线电流小于等于预先设定的过流阈值，则过流信号为高，将过流信号送入DSP单元中。当电机出现过流故障时，DSP单元检测过流信号为低，则关断占空比信号，从而排除过流故障。电流采集单元采集功率驱动单元上双余度无刷直流电机绕组的母线电流和相电流，并将母线电流和相电流滤波后输入DSP单元。电源系统单元接收两个控制电源，经二极管将两个电源并联在一起，向刹车压力反馈调理单元、刹车压力给定接收单元、DSP单元、CPLD单元、隔离电路单元、功率驱动单元、电流采集单元、过流保护辅助单元供电，电源系统单元接收两个驱动电源，给功率驱动单元供电。

刹车作动器采用双余度无刷直流电机。其中，双余度无刷直流电机的定子绕组为两套在空间上互差30°电角度的Y型连接的绕组构成，两套绕组电气上彼此隔离、空间上磁场耦合，彼此互为余度，双余度无刷直流电机共用一个永磁体转子。双余度无刷直流电机的每套绕组有各自独立的霍尔传感器，两套霍尔传感器互为余度，合称为双余度霍尔传感器。双余度霍尔传感器发出的信号称为双余度霍尔信号。

本发明还提供上述装置的控制方法，包括以下步骤：

第一步：采集两路刹车压力反馈信号，并进行AD转化。

第二步：若两路刹车压力反馈信号小于预先设定的误差阈值，则进入第四步，否则进入第三步。

第三步：若一路刹车压力反馈信号大于压力传感器的量程最大值，或小于其量程最小值，则诊断该路压力传感器故障，将另一路压力传感器的刹车压力反馈信号赋值给压力反馈，进入第五步，否则进入第四步。

第四步：压力反馈等于两路刹车压力反馈信号之和除以二。

第五步：采集双余度霍尔传感器信号，若一路霍尔传感器信号为000或111，则诊断该路霍尔传感器故障，否则进入第六步。

第六步：采集各余度绕组母线电流和相电流。

第七步：若一路绕组母线电流大于预先设定的短路阈值，则开始短路计时，若短路计时大于预先设定的短路上限阈值，则诊断该路绕组为短路故障，进入第十步。若一路绕组母线电流大于电机最小工作电流，且小于预先设定的标准0位电流下限，则开始断路计时，若断路计时大于预先设定的断路上限阈值，则诊断该路绕组为断路故障，进入第十步。否则进入第八步。

第八步：采集刹车压力给定信号，并进行AD转化。