飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)仿真測試平臺設(shè)計(jì)

摘要：針對飛機(jī)在地面的快速反應(yīng)，安全升空和著陸能力，以及飛機(jī)剎車系統(tǒng)的性能等問題，將半實(shí)物仿真測試技術(shù)應(yīng)用到飛機(jī)剎車系統(tǒng)中。建立實(shí)物與模型之間的關(guān)系，以LabWindows／CVI 2009為仿真開發(fā)平臺，提出以實(shí)物代替模型引入仿真回路，與所建模型形成完整的飛機(jī)剎車半實(shí)物仿真系統(tǒng)的方法。結(jié)果表明：該測試系統(tǒng)與實(shí)物仿真相比投資少，效率高，同時(shí)又比傳統(tǒng)數(shù)字仿真更接近實(shí)際，是理想的測試手段，為飛機(jī)剎車系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究提供了真實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)平臺。
關(guān)鍵詞：剎車控制系統(tǒng)；LabWindows／CVI；仿真；測試系統(tǒng)

剎車系統(tǒng)是飛機(jī)著陸滑跑的關(guān)鍵系統(tǒng)，承受飛機(jī)的靜態(tài)重量和動(dòng)態(tài)沖擊載荷，吸收飛機(jī)著陸時(shí)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的起飛、著陸、滑行、轉(zhuǎn)彎的制動(dòng)和控制，其性能的優(yōu)劣直接影響到飛機(jī)在地面的快速反應(yīng)，安全升空和著陸能力，對飛機(jī)整體的性能和安全起著至關(guān)重要的作用。為提高飛機(jī)剎車系統(tǒng)的性能以確保其飛行安全，在實(shí)航之前必須對剎車控制系統(tǒng)進(jìn)行全面準(zhǔn)確的地面模擬實(shí)驗(yàn)，對其性能優(yōu)劣與否進(jìn)行檢驗(yàn)。系統(tǒng)仿真是檢驗(yàn)飛機(jī)系統(tǒng)性能的重要手段，可以模擬飛機(jī)在剎車過程的真實(shí)環(huán)境，以驗(yàn)證剎車系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)仿真測試有效的提高其研制質(zhì)量，節(jié)省大量人力，物力，財(cái)力，縮短研發(fā)周期。
半實(shí)物仿真的顯著特點(diǎn)是“硬件在回路中”與傳統(tǒng)的數(shù)字仿真相比，由于試驗(yàn)中實(shí)物模型參與整個(gè)仿真過程，試驗(yàn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)更逼近真實(shí)的狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果的可信度與參考價(jià)值更高，比數(shù)字仿真更接近實(shí)際，是較理想的研究手段。筆者為此設(shè)計(jì)了飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)仿真測試平臺，為飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)的試驗(yàn)研究提供更加有效的試驗(yàn)平臺。

1 系統(tǒng)硬件組成
測試平臺兼顧飛機(jī)剎車系統(tǒng)內(nèi)外場仿真及測試，主要組成包括：上位機(jī)、剎車控制器測試箱、模擬測試斷線箱一、模擬測試斷線箱體二、剎車系統(tǒng)檢測控制器、輪速驅(qū)動(dòng)箱及電源箱，設(shè)備功能齊全。其系統(tǒng)組成架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)中的主要設(shè)備功能如下：
1)上位機(jī)：在Matlab／Simulink環(huán)境下建立模型，完成程序的編譯，生成可執(zhí)行文件，并下載至下位機(jī)。
2)下位機(jī)：通過I／O設(shè)備與上位機(jī)通訊，編寫上位機(jī)程序，對輸出的信號逐一分析，實(shí)時(shí)的完成數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算，通過相應(yīng)測試鏈路接口轉(zhuǎn)發(fā)信號至PXI測試設(shè)備測試。其中輪速驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的信號通過信號線驅(qū)動(dòng)飛機(jī)機(jī)輪按指定輪速轉(zhuǎn)動(dòng)。
3)輪速驅(qū)動(dòng)箱：完成對內(nèi)場輪速驅(qū)動(dòng)的模擬：內(nèi)場測試時(shí)模擬輪速驅(qū)動(dòng)信號，通過調(diào)節(jié)控制信號使直線電機(jī)根據(jù)控制信號帶動(dòng)輪速至相應(yīng)轉(zhuǎn)速，并由傳感器采集相應(yīng)信號傳輸給上位機(jī)，起到模擬機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。
4)成品負(fù)載模擬：對機(jī)載剎車成品，前輪轉(zhuǎn)彎成品輸入輸出信號的模擬。
5)模擬測試斷線箱：通過跳線開關(guān)的通斷對需要控制、模擬、測試的信號準(zhǔn)確的進(jìn)行檢測和傳輸。
6)測試鏈路：集成PXI多功能測試系統(tǒng)，提供信號源，產(chǎn)生3Hz～12KHz、步進(jìn)1Hz、4ms刷新的任意頻率信號，程控電源信號等，并通過示波器，萬用表等測試設(shè)備完成系統(tǒng)各信號的采集與處理。
7)電源箱：完成對電源的轉(zhuǎn)化，將輸入AC220V轉(zhuǎn)化為直流線性正負(fù)15 V和標(biāo)準(zhǔn)DC10V、DC28V、DC24V輸出。