起落架动力学参数测量系统

第25卷第4期增刊仪器仪表学报2004年8月起落架动力学参数测量系统徐平1吴永康2(北京航空航天大学理学院北京100083)2(北京航空航天大学飞机所北京100083)摘要介绍一种基于决策控制的半主动起落架减震器控制系统的动力学参数测量系统。利用该系统可以实时同步获取起落架的各动力学参数,特别是采用成像式位移测量可以有效地消除横向抖动对测量精度的影响,为决策控制的最优控制率计算提供了可能。文中给出了系统的工作原理和具体实现方法关键词决策控制半主动控制起落架位移测量Dynamic Parameter Measurement System for UndercarriageXu Ping Wu YongkangBeijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, ChinaAbstract a dynamic parameter measurement system for absorber of undercarriage based on decision- makingcontrol is presented. It can get any parameters synchronously in real-time, especially it can measure the displacement of undercarriage accurately while the landscape orientation vibration occurred. The principal and the methedof measurement are also discussedKey words Decision-making control Semi-active control Undercarriage Displacement measurement性元件改善系统的动态特性。由于系统的弹性元件除了用于吸收和储存能量外,还得承担机体的静载荷,因此改变系统的刚度要比改变阻尼困难得多。目前大部飞机的起落架缓冲系统是一个非线性振动系统。分半主动控制系统实际上仅对阻尼进行控制和起落架缓冲性能的优劣,对飞机机体和起落架本身的调整可靠性和疲劳寿命有着决定性的影响。为了解决着陆和滑跑两个阶段的矛盾以及飞机在粗糙表面滑跑的振2半主动控制系统结构和控制原理动冲击问题,国内外学者曾进行了大量的研究,在对原有的被动式起落架进行优化、改造的同时,进行了主动与被动起落架相比,半主动控制相当于增加了控制起落架的深入研究个连续的变油孔,它可根据需要随时改变油孔面积,因根据结构和控制方法不同,主动控制起落架系统此其作用要优于被动起落架的固定变油孔,它与全主包括全主动控制系统和半主动控制系统,其中全主动动控制不同,在工作时几乎不消耗动力,因此具有很大控制系统又称有源主动控制系统,在实现控制时需要的优越性1个附加的动力源为减震器提供连续的能量供应。全半主动控制系统的控制方式分为状态控制和决策主动控制起落架可给系统带来更好的瞬态响应,更出控制两大类。状态控制是根据机体的绝对运动速度色的控制与稳定性。但由于有源主动控制起落架的结相V凵中国煤化工尼的大小,控制策略比构复杂性以及大功率的要求比较难以实现,因此无源较CNMH现象和对反馈信号过主动控制技术成为解决问题的实用方法。度敏懋的廾天及厘塊豕。控制方式可以根据跑道无源控制系统又称半主动控制系统,它由无源但随机激励的统计特征来调节减震器的阻尼,它不必考可控的阻尼和弹性元件组成,通过控制阻尼元件和弹虑每个瞬时的阻尼调节,仅关心在每个有限的时间间仪器仪表学报第25卷隔内使减震器的阻尼为最优,因此,这是统计意义上的的横向抖动对测量精度的影响可以基本消除。最优控制。这种控制比较简单,对执行元件的要求较3.3力、压力和加速度测量低;其最优控制率可以预先离线算出,并以表格的形式储存于控制计算机中,跑道统计特征可以根据弹性质量的加速度方差进行估计或采用实测的跑道数据,因度,到电荷放大器此,整个控制过程计算量很小,控制周期短,对执行元模拟质量件的动态性能要求也不是很高,可大大降低缓冲系统的成本。这种系统因结构简单,造价低廉,性能接近于控制信号全主动控制而获得了更广泛的应用。3半主动起落架控制系统动力学参数测试这里所述的起落架减震器试验装置,采用决策控接剡查力传感器制方式的半主动控制技术。具体实现方式是通过控制伺服阀孔的大小,达到控制减震器阻尼的作用,改善飞加载平台机的地面滑行性能。为了实现最优控制率的计算,需要对起落架的动图1测量系统结构示意图力学参数进行测量。待测参数包括起落架和驱动平台的位移、起落架的运动速度和加速度、力以及活塞上下力传感器和压力传感器均采用输出4~20mA电两个油腔的压力等物理量。参数测量时让减震器在地流信号的变送器,经信号调理和A/D转换后,再经标面激励响应模拟控制系统(加载平台)的作用下模拟飞度变换后保存在测量系统的公用缓冲区;加速度传感机起落架在地面的滑跑状态安装在试验装置上的传器输出信号经过电荷放大器转换成电压信号,再经信感器将起落架以及机身(模拟质量)的实时运动参数测号调理、A/D转换和标度变换后保存在测量系统的公量出来并传送给计算机,计算机根据一定的算法确定用缓冲区,供主控计算机调用。变油孔的面积达到最优控制。系统结构如图1所示参考文献3.1动力学参数测量系统总体结构测量系统由加速度、力压力和位移测量等单元组1贾玉红.主动控制起落架滑行性能分析[D北京:北京成,每个测量单元独立工作,在各自的单片机控制下独航空航天大学,19992 Tyrone Catt, David Cowling, Alan Shepherd. Active立完成各参量的实时测量。各测量单元之间通过同步landing gear control for improved ride quality during信号线连接,由主控计算机发出信号提取指令,保证获ground roll [A]取某一时刻的瞬态数据。3[美]诺曼·斯·柯里著.方宝瑞,郑作隶,等译.飞机起落3.2位移测量单元架设计原理和实践[M].北京:航空工业出版社本系统要求测量的纵向位移为0~300mm,在加4陈杰,等.传感器与检测技术[M]北京:高等教育出版载实验中,起落架除了做纵向运动外,还会有一定程度社,的横向抖动。如果呆用普通的位移传感器,这种抖动不仅会影响测量精度,严重时会损坏测量系统。因此在位移测量时采用成像式非接触位移测量系统,分别测出起落架和加载平台的位移。成像式位移测量系统由粘贴在起落架上的光栅条、光学成像系统、像面上的固定光栅、光电探测器和中国煤化工处理电路等部分组成。光学成像系统将起落架上的光CNMHG栅条成像在像面上,与固定光栅之间组成双光栅系统产生莫尔条纹,起到光栅尺的作用。通过光电探测器和辨向电路可以测出位移。这种方法的优点是起落架