数字式防滑刹车综合控制器的设计

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1、第40卷第5期20lO年9月航空计算技术AemnauticaIComputingTechniqlJeV01．40No．5S印．2010数字式防滑刹车综合控制器的设计惠晓强，周波，张磊，杨宁(中国航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：详细介绍了数字式防滑刹车综合控制器的系统架构，双余度的切换原理，外围接口电路的设计以及软件设计流程。刹车综合控制器采用以数字信号处理器S砌320F240为核心的处理器，采用了当前刹车控制领域最先进的技术，即余度、电传、数字式和防滑刹车。刹车综合控制器综合了飞机的刹车控制功能和前轮转弯控制功能，简化了系统构型，缩小了控制器的体积和重量，降低

2、了系统的成本，为优化飞机的地面操作控制提供了手段。关键词：刹车综合控制器；前轮转弯控制器；防滑刹车中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：167l-654X(20lO)05—0126·05引言刹车控制器是飞机刹车系统控制管理的核心，是保证飞机安全起飞和着陆的关键。前轮转弯控制器是飞机前轮转弯系统控制管理的核心，是保证飞机在地面转弯和滑跑的关键。在飞机机载设备的发展过程中，刹车控制器和前轮转弯控制器一直相对独立发展，早期的飞机速度低、重董轻，因而刹车系统和前轮转弯系统都是比较简单的机械式控制，没有专门的控制器。随着喷气式飞机的出现，飞机重量增加，尤其是着陆速度显著增大，出

3、现了自动刹车所用的模拟式刹车控制器。近年来，又出现了数字式的刹车控制器。随着技术的发展，前轮转弯系统也开始使用控制器，由于功能比较简单，基本上一直采用模拟式的控制器。当前，国际上正在发展一种称为“先进刹车控制系统”的刹车技术，该系统综合了前起落架转弯操纵、方向舵操纵和刹车控制三个部分，以提供一个较完善、自动化的地面操纵系统。可望解决飞机在大侧风和光滑道面上使用的操纵问题，如高速滑跑时主要靠方向舵操纵，低速滑跑时则主要靠前起落架转弯系统操纵。它们之间协调动作，达到安全使用¨一。作者进行了数字式防滑刹车综合控制技术的研究，对刹车控制功能和前轮转弯功能进行了综合，形成了数字式双余度

4、电传防滑刹车综合控制器。数字式防滑刹车综合控制器用于飞机的刹车系统和前轮转弯系统，是刹车系统和前轮转弯系统控制管理的核心，它继承了当前刹车控制技术的最新发展成果：余度、电传、数字式和防滑刹车，是计算机技术、微电子技术、自动控制技术等高科技技术在刹车控制领域应用的集中体现。1概述刹车综合控制器提供了正常刹车与防滑、自动刹车、停机刹车、收起制动和前轮转弯等功能。刹车综合控制器主要是采集、记录、处理机轮的各种传感器信号和输入的数字信号，根据设置好的刹车控制率和前轮转弯控制率，控制液压电磁阀和压力伺服阀输出刹车压力，为飞机着陆滑跑提供刹车制动，实现各种不同的刹车模式和转弯功能。刹车综

5、合控制器与系统的交联见图l。2系统架构刹车综合控制器设计为一个外场可更换部件(LRU)，采用双处理器加单接口的系统架构，内部设置了6个硬件模块，通过机内总线连接在一起。为了提高刹车系统的工作可靠性，刹车综合控制器的CPU模块采用双余度，但是，许多飞机特别是无人机由于重量和体积的限制，刹车系统的传感器、作动器等只能使用单套，因此，刹车综合控制器的接口设计为单余度。根据模块故障隔离和电磁兼容设计原则，接口模块分为模拟量处理模块和离散量处理模块。刹车综合控制器内的两个CPU模块的硬件和软件配置完全一致，两个CPU模块和接口模块通过机内总线连接，每个CPu模块上设计通道故障逻辑电路，

6、刹车综合控制器通过通道故障逻辑电路切换控制总线的CPU，在任意时刻，只有一个CPu控制总线，另一个收稿日期：20lO．03—31作者简介：惠晓强(19r78一)，男。陕西蒲城人，硕士研究生，研究方向为计算机应用。20lO年9月惠晓强等：数字式防滑刹车综合控制器的设计垒婆婆手动开关28V电源轮我信号矿◆=：IL⋯⋯⋯一主着陆架(左右)收上到位开关起落架放t到位开低压开关信号H动态补偿器I兰=二一一一一一一～一一一一⋯J刹车压力、滑跑速度、刹车指令、转弯指令、前轮操纵通段、机轮速度与故障信息刹车综合控制器I刹车压力、机伦转速故障信息系统束油供_压．k埋兰业窭三二硎竺魁塑j图l刹车

7、综合控制器系统组成以及与其他系统的交联RS一232RS一422RS二232RS—422直扛皿啦土l机内总线宜～由一直离模三模27V电源散拟音拟量量_量图2刹车综合控制器系统架构CPU与总线断开，处于监控状态。刹车综合控制器系统架构见图2。上电时刻，通道故障逻辑电路根据每个cPu模块的状态自动确定CPUA首先获得总线控制权，获得总线控制权的CPU运行正常的工作程序，没有获得总线控制权的CPU运行监控程序。当cPUA发生故障时，需要判断cPuB状态，如果CPUB工作正常，则CPuA放弃总线控制权，CPUB取