航空机轮防滑刹车控制器的设计及算法研究

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1、摘要飞机防滑刹车系统的性能直接关系到飞机起飞、着陆、重复作业能力和适应机场跑道的能力。数字式防滑刹车控制器与模拟式防滑刹车控制器相比，具有响应速度快、可实现复杂的控制律、工作稳定、自适应性强、刹车效率高等特点。因此，研究高性能数字式防滑刹车控制器及其先进的控制算法，是飞机防滑刹车系统的关键问题，对飞机的起飞、着陆及我国航空事业的发展具有重大意义。本文介绍了飞机防滑刹车系统的工作原理、系统结构以及国内外研究现状，根据防滑刹车控制的功能需求，选用高性能DSP芯片TMS320F2812作为控制芯片设计了数字式防滑刹车控制器。论文阐述了控制器的总体设计方案、硬件电路设计、算法研究和软件设

2、计。详细介绍了指令和轮速信号处理电路、电液伺服阀驱动电路、开关量调理电路、系统故障检测电路和通信模块的硬件电路设计，以及相应功能模块的软件实现和控制器的可靠性设计。为使防滑系统以最佳滑移率工作，利用神经网络构造能实时获得最佳滑移率的“最佳滑移率识别器”，针对防滑刹车系统的复杂性和非线性特点，采用模糊控制算法设计控制规律，并应用蚁群算法对模糊控制规则表进行优化。仿真结果表明，蚁群算法优化的模糊控制算法能较快速、准确地跟踪所获得的最佳滑移率，系统的控制精度、稳定性和对复杂环境的适应性都得到提高。关键词防滑刹车，控制器，模糊控制，蚁群算法ABSTRACTTheperformanceof

3、anti—skidbrakingsystemdeterminesthesafetyofliftingandreturning，continuousworking，airportadapting．Digitalanti—skidbrakingcontrollerrespondsmoreswiftlythananalogousanti—skidbrakingcontroller,Andcomplex-controlalgorithmcanbecarriedoutindigitalanti—skidbrakingcontroller,whichalsohasadvantagesofst

4、ability,robustnessandadaptabilityandhighlyefficiency．Itisverymeaningfulforaircraft’Stakeoffandlandingandourcountry’saircraftdevelopmenttoresearchanddesignthedigitalanti—skidbrakingcontrollerwhichisthecriticalproblemtoanti-skidbrakingsystemapplyingadvancedcontrolalgorithm．Theoperatingprinciple

5、andthesystemstructureandpresentstudystatusofbothhereandabroadareintroducedinthispaper．Accordingtothefunctionalrequirementsofanti—skidbrakingsystem，digitalanti—skidbrakingcontrollerisdesignedbasedOlaTMS320F2812，whichisdigitalsignalprocessor(DSP)withhighlyperformanceasthecorechip．Overalldesign，

6、hardwaredesign，algorithmsresearchandsoftwaredesignofthecontrollerareexpatiatedinthispaper．Circuitsofinstructionsignalandwheelspeedsignaldisposal，$ervovalvedrive，switchingvalueadapt,system’sfaultsdetectandcommunicationmoduleisexplainedindetail．Thereliabilityofthecontrollerispresentedtoo．Toobta

7、inmaximumfi'ictioncoefficient，‘‘aperfectslipratioidentifier'’constructedbyANN(ArtificialNeuralNetwork)togetthereal—timeperfectslipratio．Owingtothecomplexnon—linear@oftheanti—skidbrakingsystem，anti—skidbrakingfuzzycontrollerisdesigned．Andantal