飛機剎車控制系統(tǒng)仿真測試平臺設計

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

剎車系統(tǒng)是飛機著陸滑跑的關鍵系統(tǒng)，承受飛機的靜態(tài)重量和動態(tài)沖擊載荷，吸收飛機著陸時的動能，實現(xiàn)飛機的起飛、著陸、滑行、轉(zhuǎn)彎的制動和控制，其性能的優(yōu)劣直接影響到飛機在地面的快速反應，安全升空和著陸能力，對飛機整體的性能和安全起著至關重要的作用。為提高飛機剎車系統(tǒng)的性能以確保其飛行安全，在實航之前必須對剎車控制系統(tǒng)進行全面準確的地面模擬實驗，對其性能優(yōu)劣與否進行檢驗。系統(tǒng)仿真是檢驗飛機系統(tǒng)性能的重要手段，可以模擬飛機在剎車過程的真實環(huán)境，以驗證剎車系統(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，財力，縮短研發(fā)周期。
半實物仿真的顯著特點是“硬件在回路中”與傳統(tǒng)的數(shù)字仿真相比，由于試驗中實物模型參與整個仿真過程，試驗過程中各個環(huán)節(jié)更逼近真實的狀態(tài)，試驗結(jié)果的可信度與參考價值更高，比數(shù)字仿真更接近實際，是較理想的研究手段。筆者為此設計了飛機剎車控制系統(tǒng)仿真測試平臺，為飛機剎車控制系統(tǒng)的試驗研究提供更加有效的試驗平臺。

1 系統(tǒng)硬件組成
測試平臺兼顧飛機剎車系統(tǒng)內(nèi)外場仿真及測試，主要組成包括：上位機、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)動箱及電源箱，設備功能齊全。其系統(tǒng)組成架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)中的主要設備功能如下：
1)上位機：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。
2)下位機：通過I／O設備與上位機通訊，編寫上位機程序，對輸出的信號逐一分析，實時的完成數(shù)據(jù)的分析運算，通過相應測試鏈路接口轉(zhuǎn)發(fā)信號至PXI測試設備測試。其中輪速驅(qū)動電路產(chǎn)生的信號通過信號線驅(qū)動飛機機輪按指定輪速轉(zhuǎn)動。
3)輪速驅(qū)動箱：完成對內(nèi)場輪速驅(qū)動的模擬：內(nèi)場測試時模擬輪速驅(qū)動信號，通過調(diào)節(jié)控制信號使直線電機根據(jù)控制信號帶動輪速至相應轉(zhuǎn)速，并由傳感器采集相應信號傳輸給上位機，起到模擬機輪轉(zhuǎn)動的作用。
4)成品負載模擬：對機載剎車成品，前輪轉(zhuǎn)彎成品輸入輸出信號的模擬。
5)模擬測試斷線箱：通過跳線開關的通斷對需要控制、模擬、測試的信號準確的進行檢測和傳輸。
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15 V和標準DC10V、DC28V、DC24V輸出。