机轮刹车系统半物理仿真试验平台设计与实现

摘要

机轮刹车系统是飞机起飞着陆系统的重要组成部分，具有复杂非线性和强不可测干扰的特点。如何快速有效地验证机轮刹车系统的功能和性能是航空航天领域内亟待解决的问题。
　　 本文针对机轮刹车系统现有试验方法存在操作复杂、试验费用高且逼真度低等问题，通过对机轮刹车系统的功能和工作原理进行分析，将虚拟仪器、数学建模和半物理仿真技术相结合，完成机轮刹车系统半物理仿真试验平台的开发。
　　 在介绍课题的背景和研究意义以及对现有的机轮刹车系统试验方法进行总结和比较的基础上，针对全数字仿真和地面惯性试验台存在的缺陷，采用半物理仿真技术作为系统的试验方法。在MATLAB/Simulink中建立飞机机体运动力学和起落架等仿真模型，在仿真回路中接入防滑刹车控制单元和液压系统等实物系统，通过LabVIEW和仿真接口工具包实现实物系统与模型之间的数据实时交互。仿真主控机采用LabVIEW完成起飞和着陆刹车半物理仿真试验过程的监控界面的开发，实现操作指令下发和试验数据的通信、显示和存储;实时仿真计算机以NI公司基于PXI总线的嵌入式实时控制器和LabVIEW Real-Time实时操作系统为核心，结合多功能数据采集、故障注入单元和CAN通信板卡等外围模块，实现试验数据采集和通信及仿真模型的解算。
　　 试验结果表明，本试验平台操作简单、运行稳定可靠、实时性好，能够为某型飞机机轮刹车系统的研制提供大量的试验数据，大幅度减少研制费用和缩短研制周期。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 研究背景与意义

1．3 国内外研究现状及发展动态

1．4 机轮刹车系统研制过程概述

1．5 论文主要研究内容及章节安排

第二章 半物理仿真试验平台总体设计

2．1 试验平台功能需求分析

2．1．1 机轮刹车系统分类

2．1．2 典型机轮刹车系统结构与功能原理

2．1．3 试验平台主要功能要求及特点

2．2 试验平台仿真计算机选择方案论证

2．3 试验平台组成结构与工作原理

2．3．1 半物理仿真系统的原理及其组成

2．3．2 试验平台的结构与工作原理

2．3．3 试验平台关键技术

2．4 本章小结

第三章 半物理仿真试验平台相关模型的建立与验证

3．1 机轮刹车系统建模

3．1．1 飞机机体运动力学模型

3．1．2 起落架模型

3．1．3 机轮运动模型

3．1．4 跑道结合系数模型

3．1．5 液压系统模型

3．1．6 刹车装置模型

3．1．7 防滑刹车控制单元模型

3．2 机轮刹车系统模型验证

3．3 LabVIEW与MATLAB／Simulink互连

3．4 本章小结

第四章 半物理仿真试验平台的实现

4．1 试验平台硬件架构

4．1．1 仿真计算机

4．1．2 数据采集与输出模块

4．1．3 故障注入单元

4．1．4 刹车附件模拟装置

4．1．5 刹车附件性能测试

4．2 试验平台软件设计与实现

4．2．1 软件总体架构

4．2．2 关键程序模块的实现

4．3 本章小结

第五章 试验结果与分析

5．1 人-机交互界面说明

5．2 试验结果与分析

5．2．1 正常刹车试验

5．2．2 故障刹车试验

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果