运载工具的自适应制动控制方法技术

本发明专利技术提供一种用于具有多个装有轮胎（２）和制动器（４）的轮子（１）的运载工具的制动控制方法，该控制方法包括响应制动指令为每个轮子产生制动设定点（Ｃ↓［ｆ，ｓｅｔ］），以及包括用于每个轮子的下列步骤：有规律地更新代表着摩擦系数（μ）和轮子滑移率（τ）之间的关系的抓地力模型Ｃ↓［ａ］／Ｃ↓［０］＝ｆ↓［ｑ１…ｑｎ］（τ）；用该有规律地更新的抓地力模型及其特征形状在给定的预测视距内确定制动设定点的变化，且同时既遵守制动指令和在预测视距中的可预测的变化，也遵守给定的计算约束（τ）；以及把用这一方式所确定的变化的对应于预测视距内的第一计算循环的值保持作为所述制动设定点的值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自适应地控制运载工具的制动的方法。
技术介绍
现在已知有各种用于控制有多个装有轮胎和制动器的轮子的运载工具的制动 的方法，这些控制方法可响应制动指令为每个轮子产生一个制动设定点。这种控 制方法包括防抱死保护，例如包括用于每个轮子的以下步骤 估算轮子的滑移率，其等于T二l一Rco/v，其中R是轮子的滚转半径，①是轮子的角速度，以及l是飞机的纵向速度；以及 如果估算的滑移率大于一个最佳滑移率，就降低轮子的制动设定点，以 使滑移率回到小于最佳滑移率，所谓最佳滑移率，是装在轮子上的轮胎与跑道协 作而产生最大的摩擦系数的情况下的滑移率。在制动器是液压制动器的情况下，也可以用施加于活塞的液压压力来等同地建 立制动设定点；而在制动器是电气制动器的情况下，可以根据由机电执行器的推 进器所施加的力来建立制动设定点，或者，还可以用将由所关注的制动器产生的 制动力矩。那种控制方法可用于限制轮子的抱死，因而能够明显地改善制动性能并能使运 载工具在较短的距离内停止。一般地说，最佳滑移率是预先确定的，例如确定为8%。然而，内行人知道， 轮子和跑道之间的摩擦特性是变化很大的，最佳滑移率可能随轮子遇到的地面状 况(跑道是干的、湿的、被雪覆盖、或被冰覆盖等等)而变化，这使得预先确定 的最佳滑移率不可能对应于所有这些状况。某些已知的估算方法可用于更新轮子和跑道之间的某些摩擦特性。例如专利文 件DE 10 2005 001 770揭示了一种用于调节防抱死系统中的滑移率的方法，这种 方法包括对一个代表着摩擦系数和滑移率之间的关系的参数化的抓地力模型进行 更新，并且从这种模型推导出一个更新的最佳滑移率的步骤。类似地，专利文件EP 1 372 049揭示了如何考虑若干估算值和测量值来确定一 个最佳滑移率，以及如何在那个最佳滑移率周围调节的制动作用。专利文件US 2003/0154012也揭示了一种预测性的防抱死控制，其可基于一个 非参数化的抓地力模型来预测一个未来的滑移率，以检测发生抱死的任何趋势， 并相应地修改制动设定点，以便避免那样的抱死
技术实现思路
本专利技术的目的本专利技术的目的是提供一种改善的制动控制方法。 本专利技术的概述为达到这一目的，本专利技术提供一种用于具有多个装有轮胎和制动器的轮子的运 载工具的制动控制方法，该控制方法包括响应制动指令为每个轮子产生制动设定 点，以及包括用于每个轮子的下列步骤 有规律地更新代表着摩擦系数和轮子滑移率之间的关系的抓地力模型； 用该有规律地更新的抓地力模型及其特征形状在给定的预测视距 (horizon)内确定制动设定点的变化，且同时既遵守制动指令和在预测视距中的 可预测的变化，也遵守给定的计算约束；以及 把用这一方式所确定的所述变化的对应于预测视距中的第一计算循环的 值保持作为制动设定点的值。有规律地更新整个抓地力模型使得可以用代表着跑道的实际状况的动态特性 进行工作。具体地说，由于通过有规律地更新抓地力模型而自动地考虑了跑道状 况和滚转半径，就不再需要作任何关于跑道状况和滚转半径的假设。因此，不再需要如专利文件US 2003/0154012中那样根据不变的抓地力模型， 而是根据一个可被有规律地更新的以考虑了跑道的实际状况的抓地力模型，来预 测制动系统的未来性能。如果那个专利文件的那种不变的抓地力模型不对应于跑 道的实际状况(例如，如果抓地力模型只是适用于千的跑道，而跑道却是湿滑的或被雪覆盖)，则根据不变的抓地力模型来预测就可能导致轮子抱死。优选的是，计算约束在于确保轮子在预测视距内不会抱死，且优选的是，在于 确保滑移率不超过抓地力为一个最大值时的最佳滑移率。附图说明借助于下面参照附图的详细说明，可以更好地理解本专利技术，各附图中图1是一个飞机轮子的示意的侧视图2是本专利技术的一个特定实施例的控制框图3是一个抓地力模型的曲线图，其描绘出抓地力矩是滑移率的函数，并且可 被按照本专利技术进行更新；以及图4是一个类似于图3的曲线图，其表示出被用在本专利技术的一个特定实施例的 控制方法中的预测调节器的工作。具体实施例方式下面以应用于飞机为例来说明本专利技术。参照图1，飞机轮子1的轮胎2与跑道 3接触。轮子1装有一个制动器4，其构造成可响应一个制动设定点而选择性地施 加一个制动力矩Cf。轮子1有垂向载荷Z，并在轮胎2和跑道3的界面处承受摩 擦力X，这个摩擦力与垂向载荷Z的关系可表示为X-ix *Z，其中u是轮胎2和 跑道3之间的摩擦系数，该摩擦系数本身取决于滑移率，而滑移率是1=1一11" /v，其中R是轮子1的滚转半径，"是轮子l的角速度，以及l是飞机的纵向速 度。可以以等同的方式将摩擦力X与由Ca二R'X二R' U 'Z给出的抓地力矩关 联起来。应该注意到，抓地力矩是代表着摩擦系数随着滑移率的变化，只要抓地 力矩和摩擦系数基本上在同一个最佳滑移率下有一个最大值。轮子1的动态特性可由差分方程1&=" ( t ) 一Cf给出，其中I是轮子1的惯量。本专利技术的控制方法首先包括有规律地更新抓地力模型的步骤。这里，就是对把 抓地力矩Ca的变化与已经决定的滑移率关联起来的一个抓地力模型进行更新。为 此目的，采用 由转速表输出的轮子1的转速测量值"； 估算的飞机速度Y，例如由飞机的惯性单元提供的飞机速度。在一个变型方案中，可以用飞机轮子的转速测量值重建出飞机速度Y;以及 由制动器4施加于轮子1的制动力矩Cf的测量值。这里，用一个连接于 制动器4的牵制杆5阻止制动器4的转动，可将测量仪器装在牵制杆5上以输出 由制动器4施加的力矩的测量值。通过测量co和Y，可估算滑移率t。通过测量制动力矩Cf，可以用动态方程式Ca ( t ) 二lcb+Cf推导出抓地力矩。可通过用一个参照力矩Cq来除抓地力矩ca 而将其正规化，借以在每一计算循环得出一个点(Ca/Co，T ) k ，其中k是计算循 环的序号下标。一旦选择了参数化的抓地力模型，例如选择了众所周知的给出抓地力矩和滑移 率之间的特性关系的Pacejka抓地力模型，就可用回归法，例如用最小二乘法，更 新抓地力模型的各参数。图3是表示这种更新的曲线。由粗黑曲线表示的关系Ca /C0 = fql., ( t )被相对于在最后20个计算循环中建立的20个点(Ca/CQ， t ) k 用通过回归估算的各参数qp ...， q。进行了更新。这种有规律的更新可用于确保能获得代表着跑道的当前状态的逼真抓地力模 型。在实际应用中，可将抓地力模型足够频繁地进行更新，以避免跑道状况的任 何突然变化(例如经过一个水坑)使轮子变成被抱死。进行的仿真已经表明，对 于5ms (毫秒)的计算循环长度，每50ms到100ms进行一次更新是适当的，也 就是，对每20个计算循环至少更新一次。如果有很大的计算能力可供利用，在每 个计算循环都对抓地力模型进行更新当然是更有利的。以这种方式得到的曲线使得可以确定最佳滑移率T。pt，如图3所示。这个是对应于抓地力矩的最大值的滑移率。这个最佳滑移率T。pt可以用更新的参数qi，…， q。来确定，就是把这些参数代入一个可给出最佳滑移率T。pt的解析公式，或者也 可以用迭代法来确定，就是反复地探求可使抓地力模型曲线的斜率为零的那个滑移率。这意味着， 一个被有规律地更新的最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有多个装有轮胎（２）和制动器（４）的轮子（１）的运载工具的制动控制方法，该控制方法包括响应制动指令为每个轮子产生制动设定点Ｃｆ．ｓｅｔ，以及还包括用于每个轮子的下列步骤：　　　　.有规律地更新代表着摩擦系数（μ）和轮子滑移率（τ）之间的关系的抓地力模型Ｃａ／Ｃ０＝ｆｑ１…ｑｎ（τ）；　　　　.用所述有规律地更新的抓地力模型及其特征形状在给定的预测视距内确定制动设定点的变化，且同时既遵守所述制动指令和在所述预测视距中的可预测的变化，也遵守给定的计算约束（τ）；以及　　　　.把用这一方式所确定的所述变化的对应于所述预测视距内的第一计算循环的值保持作为所述制动设定点的值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP加西亚，D弗兰克，GL基辛格，M巴赛特，Y查马拉德，A杰奎特，
申请(专利权)人：梅西耶布加蒂公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]