飛機剎車控制系統仿真測試平臺設計

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中。建立實物與模型之間的關系，以LabWindows／CVI 2009為仿真開發平臺，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的方法。結果表明：該測試系統與實物仿真相比投資少，效率高，同時又比傳統數字仿真更接近實際，是理想的測試手段，為飛機剎車系統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；LabWindows／CVI；仿真；測試系統

剎車系統是飛機著陸滑跑的關鍵系統，承受飛機的靜態重量和動態沖擊載荷，吸收飛機著陸時的動能，實現飛機的起飛、著陸、滑行、轉彎的制動和控制，其性能的優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進行全面準確的地面模擬實驗，對其性能優劣與否進行檢驗。系統仿真是檢驗飛機系統性能的重要手段，可以模擬飛機在剎車過程的真實環境，以驗證剎車系統的性能。系統仿真測試有效的提高其研制質量，節省大量人力，物力，財力，縮短研發周期。
半實物仿真的顯著特點是“硬件在回路中”與傳統的數字仿真相比，由于試驗中實物模型參與整個仿真過程，試驗過程中各個環節更逼近真實的狀態，試驗結果的可信度與參考價值更高，比數字仿真更接近實際，是較理想的研究手段。筆者為此設計了飛機剎車控制系統仿真測試平臺，為飛機剎車控制系統的試驗研究提供更加有效的試驗平臺。

1 系統硬件組成
測試平臺兼顧飛機剎車系統內外場仿真及測試，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、剎車系統檢測控制器、輪速驅動箱及電源箱，設備功能齊全。其系統組成架構如圖1所示。

系統中的主要設備功能如下：
1)上位機：在Matlab／Simulink環境下建立模型，完成程序的編譯，生成可執行文件，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，實時的完成數據的分析運算，通過相應測試鏈路接口轉發信號至PXI測試設備測試。其中輪速驅動電路產生的信號通過信號線驅動飛機機輪按指定輪速轉動。
3)輪速驅動箱：完成對內場輪速驅動的模擬：內場測試時模擬輪速驅動信號，通過調節控制信號使直線電機根據控制信號帶動輪速至相應轉速，并由傳感器采集相應信號傳輸給上位機，起到模擬機輪轉動的作用。
4)成品負載模擬：對機載剎車成品，前輪轉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，提供信號源，產生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各信號的采集與處理。
7)電源箱：完成對電源的轉化，將輸入AC220V轉化為直流線性正負15 V和標準DC10V、DC28V、DC24V輸出。