飞机防滑刹车系统自适应控制器的设计与实现

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1、·>=<·《机床与液压》*""*EQ4ER飞机防滑刹车系统自适应控制器的设计与实现陈娟，宋国彪，王占林（北京航空航天大学自动化学院，!"""#$）摘要：飞机的刹车系统是飞机机电系统的一个重要组成部分，当跑道有冰、雪时，飞机不但不易刹停，还难以保持两侧平衡。本文设计了基于输入输出的某型飞机防滑刹车系统自适应控制器，在机载机电系统综合管理仿真平台中进行仿真试验研究，最后比较了在湿滑路面情况下采用自适应控制器前后的仿真结果。仿真结果证明，采用自适应控制器后，刹车系统性能有很大提高。关键词：防滑；刹车系统；自适应；仿真中图分类号：%&!$’文献标识码：(文章编号：!""!)$##!（*"

2、"$）!)!+*)$!"#$%&’&()*+,"*"&-’-$.&./0",/)’(’+-$1"2.&-3.,,"3/.34$353’/-4&-$)06$(73’6"08#-"*,-./012/，34/56147824，92/5:-2/;8/49#-3’5-：%-.7<2=8/5>?>@.A4B@-.282/8AD4<@2/@D2<@4B8@>.;.C@<4)A.C-2/8C2;>?>@.AEF@’><2@-.D2D../@>@-.G.>85/4B

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4、>8AD<4I.G5<.2@;?E:"8;.3(#：(/@8)>=8G7<2=8/5>?>@.A；3.;B)2G2D@8I.；38A1;2@84/!引言"æ"öæö现代飞机由于自重和载重较大，着陆速度较快，ç*÷ç"÷$Oç&!+!÷，&Oç÷当跑道有冰、雪时，飞机不但不易刹停，还难以保持ç,-·./P01÷è"øèø两侧平衡。由于刹车系统有众多非线性元件组成，存2!(O（""!）在随机扰动，受控对象具有时变与不确定性。利用被其中，#为系统矩阵，$为控制矩阵，(为观测控对象的输入输出来构成自适应控制规律，调节刹车系统控制器的可调参数，使得由控制器和和被控对象矩阵，"!为伺服阀输出

5、的刹车压力)，"*为刹车压力组成的可调系统的传递函数与参考模型的传递函数相的一阶微分，"$为机轮角速度!，!!为伺服阀的固有匹配，降低系统内部的非线性及不确定性，从而使系频率，"为伺服阀阻尼系数，&*为为刹车压力3力矩系数，&+为伺服阀的放大系数，%为伺服阀的控制电流，统性能满足一定的要求。’为机轮的线速度，,-为地面对机轮的静摩擦力，./"刹车系统组成及建模为机轮半径，01为压力力矩特性中的死区大小，2为以某型飞机的刹车系统为例，其系统的结构如图伺服阀的控制电流。!所示：#基于输入输出的的刹车系统自适应控制器设计在刹车系统模型中，其状态变量包括刹车压力及其微分，刹车压力的微分在

6、实际系统中是不易测量的，因此本节充分利用系统的输入输出信息构造自适应控制律。（!）刹车系统自适应控制器的结构设计图!根据对防滑刹车系统进行的受力分析及控制分析，对防滑控制回路建立如下动态方程：［!］"!O#"P$%P&（!）’O("æ"!öæ)öæ"!"ö"Oç"*÷Oç)!÷，#Oç)!*!)*"!!"÷图*çç÷÷ç÷çç÷÷è"$øè!øè)&*""ø图*是刹车系统自适应控制器，(36!和(36*是两个辅助信号产生器（(1N8;82.-·#"!·这两个辅助信号产生器的目的是为了弥补可用信息量程。的不足；另

7、外，!"和!#为反馈控制器，$为前馈控制（,）自适应控制律的确定这里不加证明地给出一个定理［#］：器。!辅助信号产生器%&$"。其状态方程可以写为：定理：设一动态系统的运动方程为：83’63(##)0!"’"!"(#$))"3"’73其中："’[]*%#*%"#’*93"0)如果该系统的广义传递函数1（,）’7)（,:*%"，%#为可调参数，且"为稳定矩阵，#’[]。*""6）#为严格正实函数，且系统的输入的频率分量足"辅助信号产生器%&$#。其状态方程可以写为：够丰富，则该系统