Система и способ адаптивного применения тормоза и обнаружения начального скольжения
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления торможением для транспортных средств. Тормозящий момент сравнивается с заранее определенным пороговым тормозным моментом. Сигналы погрешности вектора скорости колеса также формируются для указания разницы между вектором скорости колеса и опорным сигналом вектора скорости. Модулятор-интегратор смещения крутящего момента, отвечающий на сигналы тормозного момента, регулирует сигналы погрешности вектора скорости колеса для создания сигнала контроля противоскольжения. Интегратор-модулятор смещения крутящего момента также можно инициализировать до величины измеренного тормозного момента, когда сигналы погрешности вектора скорости колеса указывают на начало скольжения. Сигналы разницы тормозного момента формируются для указания разницы между тормозным моментом и управляемым тормозным моментом, а отрегулированный сигнал погрешности тормозного момента формируется в зависимости от сигналов разности тормозящих моментов. Достигается предотвращение глубокого начального скольжения, что способствует быстрому и контролируемому применению тормоза. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Это изобретение относится в основном к системам управления торможением для транспортных средств и конкретнее касается системы адаптивного применения тормоза и обнаружения начального скольжения (юза) при торможении одного или нескольких колес самолета во время посадки, которая предотвращает глубокое начальное скольжение и тем самым позволяет быстрое и контролируемое применение тормоза.
ОПИСАНИЕ РОДСТВЕННОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Автоматические тормозные системы против скольжения (юза) обычно устанавливаются на коммерческих самолетах и самолетах с большими турбинами, чтобы помочь торможению самолета после посадки. Современные антиюзовые системы обычно оптимизируют эффективность тормозов путем адаптации к условиям взлетно-посадочной полосы и других факторов, влияющих на торможение, чтобы максимизировать замедление самолета согласно уровню тормозного давления, выбранному пилотом. В традиционных таких системах тормоза обычно применяются механически пилотом через регулирующий клапан, и как только давление колесного тормоза приближается к уровню скольжения, такому как начальное скольжение, используется клапан тормозного давления, чтобы инициализировать систему автомата торможения. Однако было обнаружено, что на эффективность этого способа действительно могут влиять такие факторы, как режим работы самолета, вес самолета, поверхности соприкосновения шин и взлетно-посадочной полосы и т.п. Поэтому было бы желательным создать адаптивную систему применения тормоза, которая может регулировать тормозное давление или применение вращающего момента, чтобы учесть такие факторы.
Более того, быстрое применение педали пилотом самолета также часто может создавать глубокое начальное скольжение до того, как определено эффективное тормозное давление против скольжения или тормозной момент, и скольжение эффективно контролируется традиционными антиюзовыми системами и системами тормозного контроля. Устранение или снижение начального скольжения приведет к более короткому тормозному пути самолета, что позволяет самолету совершать посадку на более коротких взлетно-посадочных полосах и может привести к уменьшенному износу шин. Таким образом, было бы желательным создать систему обнаружения начального скольжения, чтобы автоматически предвидеть условия начального скольжения и предупреждать регулировкой начальное глубокое скольжение, чтобы позволить пилоту нажимать на педали тормоза с любой скоростью, все же обеспечивая контролируемое быстрое применение тормоза. Данное изобретение создает систему адаптивного применения тормоза и обнаружения начального скольжения, которая отвечает этим нуждам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Кратко и в общих понятиях, данное изобретение предполагает наличие системы адаптивного применения тормоза и обнаружения начального скольжения, которая позволяет быстрое применение тормоза, одновременно предупреждая начальное глубокое скольжение, путем реализации системы предвидения скольжения, которая инициализируется, как только колесо приблизится к уровню скольжения, чтобы уменьшить давление применения тормоза или крутящего момент и чтобы контролируемо применить тормоза.
Соответственно, изобретение предусматривает наличие «интеллектуальной» системы применения тормоза и обнаружения начального скольжения для торможения колеса совершающего посадку самолета. Система применима для одного или нескольких колес, имеющих колесный тормоз для приложения тормозного момента к колесу. Датчик тормозного момента формирует сигналы тормозного момента, являющиеся функцией тормозного момента, прилагаемого к колесному тормозу, и сигналы тормозного момента сравниваются с заранее установленным пороговым тормозным моментом. Преобразователь скорости колеса выдает сигналы скорости колеса, являющиеся функцией скорости вращения колеса, и генерируется сигнал вектора скорости колеса на основании сигналов скорости колеса. Вектор скорости колеса сравнивается с опорным сигналом вектора скорости для формирования сигналов погрешности вектора скорости колеса, указывающих на разницу между сигналами вектора скорости колеса самолета и опорным сигналом вектора скорости. Имеется также модулятор-интегратор смещения крутящего момента, который реагирует на сигналы тормозного момента для регулировки сигналов погрешности вектора скорости колеса, чтобы создать управляющий сигнал против скольжения, и в одном предпочтительном сейчас примере выполнения модулятор-интегратор смещения крутящего момента приводится в действие заранее установленным пороговым тормозным моментом плюс заранее установленное постоянное значение крутящего момента. Командный процессор формирует командный сигнал тормозного момента в ответ на команду замедления, и имеется средство для сравнения тормозного момента для сравнения сигналов тормозного момента с командным сигналом тормозного момента для генерирования сигналов разницы тормозного момента, указывающих на разницу между сигналами тормозного момента и командным сигналом тормозного момента. Средство управления подает отрегулированный сигнал тормозного момента к колесному тормозу, чтобы управлять колесным тормозом независимо от применения тормоза оператором в ответ на сигналы разницы тормозного момента. В другом предпочтительном сейчас примере выполнения модулятор-интегратор смещения крутящего момента инициализирован на значение измеренного тормозного момента, когда сигнал погрешности вектора скорости колеса указывает на начало скольжения.
В предпочтительном сейчас примере выполнения имеются также средства для регулировки сигналов погрешности тормозного момента на пропорциональное приращение крутящего момента, интегральное приращение крутящего момента и дифференциальное приращение крутящего момента. В другом предпочтительном сейчас примере выполнения имеются также средство контроля переходного процесса для выдачи пропорционального управляющего сигнала и сеть компенсации, оба из которых реагируют на сигнал погрешности вектора скорости, и выходы средства контроля переходного процесса и сети компенсации суммируются с выходом модулятора-интегратора смещения крутящего момента.
Из изложенного выше видно, что настоящее изобретение создает систему и способ для инициации контроля тормоза после быстрого применения педали тормоза, но до наступления скольжения. Эти и другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из следующего подробного описания и сопроводительных чертежей, которые иллюстрируют посредством примеров признаки изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму «интеллектуальной» системы применения тормоза и обнаружения начального скольжения для самолета согласно принципам изобретения.
Фиг.2 показывает два графика, показывающие давление тормоза, вектор скорости колеса и тормозной момент в течение времени для «интеллектуальной» системы применения тормоза и обнаружения начального скольжения изобретения.
Фиг.3 - это график, иллюстрирующий усилие тормоза для кривой скольжения (юза) при торможении для «интеллектуальной» системы применения тормоза и обнаружения начального скольжения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
На эффективность традиционных антиюзовых систем могут влиять режим работы самолета, масса самолета, поверхности соприкосновения и аналогичные факторы. Быстрое применение педали тормоза самолета, особенно хаотичное применение, может также вызвать глубокое начальное скольжение до инициирования управления противоскольжения, что приводит к удлинению тормозного пути самолета и увеличению износа.
Данное изобретение создает систему и способ направления условий для начала скольжения и инициирования управления торможением, чтобы предупредить глубокое скольжение до контролируемого торможения. Со ссылкой на фиг.1, изобретение воплощено в адаптивной, или «интеллектуальной», системе 10 применения тормоза и обнаружения начального скольжения, которую можно использовать в тормозных системах самолетов, и при установке в самолете предпочтительно включает в себя преобразователь 12 скорости колеса для каждого колесного тормоза 14 колеса 15 самолета для измерения скорости колеса и формирования сигналов скорости колеса, которые являются функцией скорости вращения тормозного колеса. Сигнал скорости колеса обычно преобразуется в сигнал, представляющий вектор скорости самолета преобразователем 16 вектора скорости, и сравнивается с желаемым опорным вектором скорости в компараторе 18 вектора скорости для формирования сигналов погрешности вектора скорости колеса, указывающих на разницу между сигналами вектора скорости колеса от каждого приторможенного колеса и опорным сигналом вектора скорости. Выход компаратора вектора скорости называется вектором скорости скольжения (Vs) или погрешность вектора скорости. Сигналы погрешности вектора скорости регулируются управляющим модулятором-интегратором 20 смещения крутящего момента (ТВМ) средством 22 контроля переходного процесса и сетью 24 компенсации, выходы которых суммируются в узле 26 суммирования, чтобы выдать сигнал 28 контроля противоскольжения, принимаемый командным процессором 30, обычно микропроцессором. Интегратор ТВМ в контуре противоскольжения диктует максимальный допустимый уровень контроля крутящего момента во время торможения. Интегратор ТВМ обычно имеет более медленный отклик, чем другие контрольные параметры, необходимые для обнаружения и контроля начального скольжения. Если скольжение не обнаружено, интегратор позволяет иметь полный крутящий момент системы на тормоза.
Положение педали 32 торможения самолета, которой управляет пилот, обычно считывается микроконтроллером, который генерирует командный сигнал 34 педали тормоза, по которому определяется профиль применения крутящего момента. Командный процессор 30 принимает командный сигнал педали тормоза и сигнал 28 контроля противоскольжения через линию 36 обратной связи и предпочтительно также принимает сигнал 38 защиты зафиксированного колеса, указывающий, застопорено ли колесо, и сигнал 40 защиты посадки-гидропланирования, чтобы защититься от гидропланирования (водного скольжения) колеса после посадки на высоких скоростях. В предпочтительном сейчас примере выполнения командный процессор работает на самом низком входе сигнала защиты зафиксированного колеса, сигнала защиты посадки, сигнала педали и сигнала противоскольжения. Управляемый сигнальный выход 42 тормозного момента командного процессора сравнивается с сигналом 44 обратной связи тормозного момента от датчика 46 тормозного момента компаратором 48, который генерирует выходной сигнал погрешности крутящего момента.
В предпочтительном сейчас примере выполнения сигналы погрешности тормозного момента также регулируются схемами 52 пропорционального приращения, схемами 54 интегрального приращения и схемами 55 дифференциального приращения, которые вместе образуют контур управления PID и выходы которых суммируются в узле суммирования 56, чтобы выдать отрегулированный сигнал 57 тормозного момента. Отрегулированный сигнал тормозного момента также обычно усиливается ламповым усилителем 58, чтобы выдать усиленный сигнал контроля торможения, подаваемый на клапан 60 управления торможением, который управляет применением тормозной жидкости под давлением от крутящего момента 62 системы к колесному тормозу.
В предпочтительном сейчас примере выполнения функции элементов в блоке 63 выполняются одним или несколькими микропроцессорами под соответствующим программным управлением, хотя альтернативно эти или аналогичные функции могут выполняться подходящими компонентами аппаратных средств. Специалисты поймут, что параметры и конфигурации компонентов будут свои для каждого самолета и что таким образом существует широкая возможность в использовании системы.
Применение "интеллектуального" тормоза.
Как видно на фиг.2, применение тормоза допускается без какого-либо ограничения скорости, пока тормозной момент не обнаружится на заранее установленном значении 64, обычно рядом с крутящим моментом 66 контакта с тормозом, и в этой точке тормозной момент начинает возрастать. Затем интегратор ТВМ инициализируется на заранее установленном значении тормозного момента плюс заранее определенное постоянное приращение крутящего момента в точке 68, которое соответствует пику кривой 70 тормозного момента скольжения, показанной на фиг.2 и фиг.3. Выход интегратора ТВМ показан как пунктирная линия 72, а управляемый выход тормозного момента показан как линия 74. Вектор скорости колеса показан как линия 76, и тормозной момент показан как линия. Как показано на фиг.2, инициализация интегратора ТВМ заставляет интегратор ТВМ отслеживать профиль применения тормоза, начиная в точке 69, тем самым, предотвращая любой значительный перелет.
«Интеллектуальное» обнаружение скольжения.
Когда колесо приближается к уровню скольжения, такому, когда обнаруживается, что Vs больше, чем заранее установленный предел вектора скорости колеса, тогда интегратор ТВМ инициализируется со значением обратной связи тормозного момента в то время, когда Vs больше заранее установленного предела. Этот способ обеспечивает правильную инициализацию интегратора ТВМ. Тормозной момент во время начального скольжения - это то, что должен интегратор ТВМ немедленно контролировать без множества начальных скольжений. Поэтому обеспечивается быстрый отклик интегратора ТВМ для в иных отношениях медленной функции контроля движения.
Должно быть понятно, что это изобретение не ограничено системами типа погрешности вектора скорости и что изобретение также применимо к другим концепциям обнаружения скольжения с контролем тормоза, таким как контроль-обнаружение уровня (скорости), а также к любой системе, которая следит за применением тормоза и давлением или крутящим моментом.
Из вышеизложенного специалисты поймут, что данное изобретение создает новый способ и устройство для индикации контроля тормоза до инициализации скольжения и для предотвращения перелета ВПП и нестабильности после начала контроля тормоза.
Из вышеизложенного будет также очевидно, что хотя конкретные виды изобретения были проиллюстрированы и описаны, можно сделать различные модификации, не отходя от сути и рамок изобретения. Соответственно, изобретение ограничивается исключительно прилагаемой формулой изобретения.
1. Система адаптивного применения тормоза и обнаружения начального скольжения при торможении колеса транспортного средства, содержащая
колесный тормоз для торможения колеса;
датчик тормозного момента для формирования сигналов тормозного момента, которые являются функцией тормозного момента, прилагаемого к колесу;
средство для сравнения указанных сигналов тормозного момента с заранее определенным пороговым тормозным моментом;
сигнал скорости колеса, генерирующий средства для получения сигналов скорости колеса, которые являются функцией скорости вращения колеса;
преобразователь вектора скорости колеса для формирования сигнала вектора скорости колеса на основе указанных сигналов скорости колеса;
средство генерирования опорного значения вектора скорости для формирования опорного сигнала вектора скорости;
средство сравнения вектора скорости колеса для сравнения указанного сигнала вектора скорости колеса с указанным опорным сигналом вектора скорости для формирования сигналов погрешности вектора скорости колеса, указывающих на разницу между указанными сигналами вектора скорости колеса самолета и указанным опорным сигналом вектора скорости;
модулятор-интегратор смещения крутящего момента, отзывающийся на указанные сигналы тормозного момента для регулировки указанных сигналов погрешности вектора скорости колеса, чтобы обеспечить сигнал управления противоскольжением;
командный сигнал тормозного момента, формирующий средства для формирования командного сигнала тормозного момента в ответ на команду торможения;
средство сравнения тормозного момента для сравнения указанных сигналов тормозного момента с указанным командным сигналом тормозного момента для генерирования сигналов разницы в тормозных моментах, указывающей на разницу между указанными сигналами тормозного момента и указанным командным сигналом тормозного момента; и
средство управления для создания отрегулированного сигнала тормозного момента к указанному колесному тормозу для управления указанным колесным тормозом независимо от применения тормоза оператором в ответ на указанные сигналы разницы тормозного момента.
2. Система адаптивного применения тормоза по п.1, дополнительно содержащая средство инициализации интегратора-модулятора смещения крутящего момента с заранее определенным пороговым тормозным моментом плюс заранее определенное постоянное значение крутящего момента, чтобы минимизировать задержку указанного модулятора-интегратора смещения крутящего момента при регулировании максимально допустимого тормозного момента.
3. Система адаптивного применения тормоза по п.2, дополнительно содержащая средство инициализации модулятора-интегратора смещения крутящего момента до величины измеренного тормозного момента, когда сигнал погрешности вектора скорости колеса становится больше пороговой погрешности вектора скорости.
4. Система адаптивного применения тормоза по п.1, где указанный модулятор-интегратор смещения крутящего момента отвечает на сигналы тормозного момента, а система дополнительно содержит средство для инициализации интегратора-модулятора смещения крутящего момента с заранее определенным пороговым тормозным моментом плюс заранее определенное постоянное значение крутящего момента, чтобы минимизировать задержку указанного модулятора-интегратора смещения крутящего момента при регулировании максимально допустимого тормозного момента.
5. Система адаптивного применения тормоза по п.4, дополнительно содержащая средство инициализации модулятора-интегратора смещения крутящего момента до величины измеренного тормозного момента, когда сигнал погрешности вектора скорости колеса становится больше пороговой погрешности вектора скорости.
