第25卷第4期增刊儀器儀表學(xué)報(bào)2004年8月起落架動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)徐平1吳永康2(北京航空航天大學(xué)理學(xué)院北京100083)2(北京航空航天大學(xué)飛機(jī)所北京100083)摘要介紹一種基于決策控制的半主動(dòng)起落架減震器控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)同步獲取起落架的各動(dòng)力學(xué)參數(shù),特別是采用成像式位移測(cè)量可以有效地消除橫向抖動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響,為決策控制的最優(yōu)控制率計(jì)算提供了可能。文中給出了系統(tǒng)的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)方法關(guān)鍵詞決策控制半主動(dòng)控制起落架位移測(cè)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性元件改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。由于系統(tǒng)的彈性元件除了用于吸收和儲(chǔ)存能量外,還得承擔(dān)機(jī)體的靜載荷,因此改變系統(tǒng)的剛度要比改變阻尼困難得多。目前大部飛機(jī)的起落架緩沖系統(tǒng)是一個(gè)非線性振動(dòng)系統(tǒng)。分半主動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際上僅對(duì)阻尼進(jìn)行控制和起落架緩沖性能的優(yōu)劣,對(duì)飛機(jī)機(jī)體和起落架本身的調(diào)整可靠性和疲勞壽命有著決定性的影響。為了解決著陸和滑跑兩個(gè)階段的矛盾以及飛機(jī)在粗糙表面滑跑的振2半主動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制原理動(dòng)沖擊問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾進(jìn)行了大量的研究,在對(duì)原有的被動(dòng)式起落架進(jìn)行優(yōu)化、改造的同時(shí),進(jìn)行了主動(dòng)與被動(dòng)起落架相比,半主動(dòng)控制相當(dāng)于增加了控制起落架的深入研究個(gè)連續(xù)的變油孔,它可根據(jù)需要隨時(shí)改變油孔面積,因根據(jù)結(jié)構(gòu)和控制方法不同,主動(dòng)控制起落架系統(tǒng)此其作用要優(yōu)于被動(dòng)起落架的固定變油孔,它與全主包括全主動(dòng)控制系統(tǒng)和半主動(dòng)控制系統(tǒng),其中全主動(dòng)動(dòng)控制不同,在工作時(shí)幾乎不消耗動(dòng)力,因此具有很大控制系統(tǒng)又稱有源主動(dòng)控制系統(tǒng),在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)需要的優(yōu)越性1個(gè)附加的動(dòng)力源為減震器提供連續(xù)的能量供應(yīng)。全半主動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式分為狀態(tài)控制和決策主動(dòng)控制起落架可給系統(tǒng)帶來(lái)更好的瞬態(tài)響應(yīng),更出控制兩大類。狀態(tài)控制是根據(jù)機(jī)體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度色的控制與穩(wěn)定性。但由于有源主動(dòng)控制起落架的結(jié)相V凵中國(guó)煤化工尼的大小,控制策略比構(gòu)復(fù)雜性以及大功率的要求比較難以實(shí)現(xiàn),因此無(wú)源較CNMH現(xiàn)象和對(duì)反饋信號(hào)過(guò)主動(dòng)控制技術(shù)成為解決問(wèn)題的實(shí)用方法。度敏懋的廾天及厘塊豕?？刂品绞娇梢愿鶕?jù)跑道無(wú)源控制系統(tǒng)又稱半主動(dòng)控制系統(tǒng),它由無(wú)源但隨機(jī)激勵(lì)的統(tǒng)計(jì)特征來(lái)調(diào)節(jié)減震器的阻尼,它不必考可控的阻尼和彈性元件組成,通過(guò)控制阻尼元件和彈慮每個(gè)瞬時(shí)的阻尼調(diào)節(jié),僅關(guān)心在每個(gè)有限的時(shí)間間儀器儀表學(xué)報(bào)第25卷隔內(nèi)使減震器的阻尼為最優(yōu),因此,這是統(tǒng)計(jì)意義上的的橫向抖動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響可以基本消除。最優(yōu)控制。這種控制比較簡(jiǎn)單,對(duì)執(zhí)行元件的要求較3.3力、壓力和加速度測(cè)量低;其最優(yōu)控制率可以預(yù)先離線算出,并以表格的形式儲(chǔ)存于控制計(jì)算機(jī)中,跑道統(tǒng)計(jì)特征可以根據(jù)彈性質(zhì)量的加速度方差進(jìn)行估計(jì)或采用實(shí)測(cè)的跑道數(shù)據(jù),因度,到電荷放大器此,整個(gè)控制過(guò)程計(jì)算量很小,控制周期短,對(duì)執(zhí)行元模擬質(zhì)量件的動(dòng)態(tài)性能要求也不是很高,可大大降低緩沖系統(tǒng)的成本。這種系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,性能接近于控制信號(hào)全主動(dòng)控制而獲得了更廣泛的應(yīng)用。3半主動(dòng)起落架控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試這里所述的起落架減震器試驗(yàn)裝置,采用決策控接剡查力傳感器制方式的半主動(dòng)控制技術(shù)。具體實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)控制伺服閥孔的大小,達(dá)到控制減震器阻尼的作用,改善飛加載平臺(tái)機(jī)的地面滑行性能。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制率的計(jì)算,需要對(duì)起落架的動(dòng)圖1測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。待測(cè)參數(shù)包括起落架和驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的位移、起落架的運(yùn)動(dòng)速度和加速度、力以及活塞上下力傳感器和壓力傳感器均采用輸出4~20mA電兩個(gè)油腔的壓力等物理量。參數(shù)測(cè)量時(shí)讓減震器在地流信號(hào)的變送器,經(jīng)信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換后,再經(jīng)標(biāo)面激勵(lì)響應(yīng)模擬控制系統(tǒng)(加載平臺(tái))的作用下模擬飛度變換后保存在測(cè)量系統(tǒng)的公用緩沖區(qū);加速度傳感機(jī)起落架在地面的滑跑狀態(tài)安裝在試驗(yàn)裝置上的傳器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電荷放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),再經(jīng)信感器將起落架以及機(jī)身(模擬質(zhì)量)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換后保存在測(cè)量系統(tǒng)的公量出來(lái)并傳送給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)一定的算法確定用緩沖區(qū),供主控計(jì)算機(jī)調(diào)用。變油孔的面積達(dá)到最優(yōu)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示參考文獻(xiàn)3.1動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)由加速度、力壓力和位移測(cè)量等單元組1賈玉紅.主動(dòng)控制起落架滑行性能分析[D北京:北京成,每個(gè)測(cè)量單元獨(dú)立工作,在各自的單片機(jī)控制下獨(dú)航空航天大學(xué),19992 Tyrone Catt, David Cowling, Alan Shepherd. Active立完成各參量的實(shí)時(shí)測(cè)量。各測(cè)量單元之間通過(guò)同步landing gear control for improved ride quality during信號(hào)線連接,由主控計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào)提取指令,保證獲ground roll [A]取某一時(shí)刻的瞬態(tài)數(shù)據(jù)。3[美]諾曼·斯·柯里著.方寶瑞,鄭作隸,等譯.飛機(jī)起落3.2位移測(cè)量單元架設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐[M].北京:航空工業(yè)出版社本系統(tǒng)要求測(cè)量的縱向位移為0~300mm,在加4陳杰,等.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]北京:高等教育出版載實(shí)驗(yàn)中,起落架除了做縱向運(yùn)動(dòng)外,還會(huì)有一定程度社,的橫向抖動(dòng)。如果呆用普通的位移傳感器,這種抖動(dòng)不僅會(huì)影響測(cè)量精度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞測(cè)量系統(tǒng)。因此在位移測(cè)量時(shí)采用成像式非接觸位移測(cè)量系統(tǒng),分別測(cè)出起落架和加載平臺(tái)的位移。成像式位移測(cè)量系統(tǒng)由粘貼在起落架上的光柵條、光學(xué)成像系統(tǒng)、像面上的固定光柵、光電探測(cè)器和中國(guó)煤化工處理電路等部分組成。光學(xué)成像系統(tǒng)將起落架上的光CNMHG柵條成像在像面上,與固定光柵之間組成雙光柵系統(tǒng)產(chǎn)生莫爾條紋,起到光柵尺的作用。通過(guò)光電探測(cè)器和辨向電路可以測(cè)出位移。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是起落架