[发明专利]一种飞机全电刹车系统及飞机电刹车余度控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制领域，具体涉及一种飞机全电刹车系统及飞机电刹车余度控制方法。

背景技术

飞机刹车系统是飞机上功能相对独立的一个子系统，其作用在于吸收飞机着陆和滑跑阶段的动能，使飞机快速、安全地制动。全电刹车系统就是利用电机驱动装置来驱动刹车执行机构，使用电子传输线路代替原有的输油管路，实现刹车的制动控制功能。全电刹车系统具有较好的可维护性以及优良的潜在刹车性能，可以大幅减轻系统重量。但由于增加了很多元器件，必须对系统进行冗余设计，以确保其安全性和可靠性。

目前，对飞机电刹车系统的研究成果主要是对防滑控制策略和控制方法的研究，很少有对飞机电刹车系统控制余度管理的设计。专利《一种飞机双余度电刹车装置和控制方法》(公开号CN 102700542 A)仅是对机电作动器做了余度设计，却未对薄弱的控制单元进行余度设计，很难保证系统具有足够的可靠性。本发明采用控制单元双余度，驱动单元四余度的设计方法，可以极大地提高系统安全性，保证系统具有足够的可靠性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种飞机全电刹车系统及飞机电刹车余度控制方法，当全电刹车系统中的控制单元、驱动电路、电机、霍尔位置传感器、力传感器等发生故障时，可采用余度设计来提高系统可靠性。

技术方案

一种飞机全电刹车系统，其特征在于包括两个DSP、两个CPLD、四个驱动电路、四个电机和安装在每个电机EMA中的力传感器；所述DSP、CPLD和两个驱动电路构成一组控制单元，连接关系为：BCU通过422总线分别连接1#DSP和2#DSP的输入端，将刹车指令和刹车力信号传输给1#DSP和2#DSP；1#DSP通过1#CPLD连接A驱动电路和B驱动电路，2#DSP通过2#CPLD连接C驱动电路和D驱动电路；A驱动电路的输出连接A电机的三相绕组上，B驱动电路的输出连接B电机的三相绕组上，C驱动电路的输出连接C电机的三相绕组上，D驱动电路的输出连接D电机的三相绕组上；A电机和B电机的力传感器输出连接1#DSP的输入端，C电机和D电机的力传感器输出连接2#DSP的输入端；所述1#DSP和2#DSP之间采用SPI通信；工作状态为：1#DSP和2#DSP分别根据刹车力信号和力传感器反馈的力传感器信号，计算得出PWM波的占空比；1#CPLD和2#CPLD通过四路电机的转子位置信号得出控制A驱动电路、B驱动电路、C驱动电路和D驱动电路开关的驱动信号，将驱动信号的波形与PWM波的波形进行与运算，使驱动电路输出有效值不同的电压信号，使驱动电机输出不同的刹车力。

一种利用所述飞机全电刹车系统进行飞机电刹车余度控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：正常情况下，四通道电机EMA为同时工作，两组控制单元处于热备份状态，每个EMA各输出机轮总刹车力给定的1/4；

步骤2：当任一通道中的某一电机、驱动电路、霍尔位置传感器或力传感器发生故障时，该通道的控制DSP自动关闭该通道，使与本通道的另一电机的EMA输出1/3的给定刹车力，并通过SPI传给另一通道的DSP，使另一通道的的两个电机的EMA同时输出给定刹车力的1/3；

当两组控制单元中各有一个通道的电机、驱动电路或力传感器故障时，相应通道的DSP检测到故障信号后，关闭故障通道的同时，使剩余的两个正常通道EMA输出给定刹车力的1/2；

当任一控制单元的两个电机、驱动电路或力传感器均发生故障时，该通道的DSP关闭两个故障通道，并将故障信号通过SPI传给另一通道的DSP，使另一通道两个的电机EMA各输出给定力的1/2；

当只剩下一个电机、驱动电路或力传感器正常时，两组控制单元的DSP在封锁故障通道的同时，使剩余的唯一一个正常电机的EMA输出全部给定的刹车力；

当任一控制单元的DSP发生故障时，由DSP故障判断电路判断出DSP故障信号，并由该通道的CPLD将故障信号通知另一正常控制单元的DSP，再通知给防滑控制单元，由正常控制单元内的两个电机的EMA输出给定刹车力的1/2。

有益效果