飞机刹车控制系统仿真测试平台设计

摘要：针对飞机在地面的快速反应，安全升空和着陆能力，以及飞机刹车系统的性能等问题，将半实物仿真测试技术应用到飞机刹车系统中。建立实物与模型之间的关系，以LabWindows／CVI 2009为仿真开发平台，提出以实物代替模型引入仿真回路，与所建模型形成完整的飞机刹车半实物仿真系统的方法。结果表明：该测试系统与实物仿真相比投资少，效率高，同时又比传统数字仿真更接近实际，是理想的测试手段，为飞机刹车系统的实验研究提供了真实有效的实验平台。
关键词：刹车控制系统；LabWindows／CVI；仿真；测试系统

刹车系统是飞机着陆滑跑的关键系统，承受飞机的静态重量和动态冲击载荷，吸收飞机着陆时的动能，实现飞机的起飞、着陆、滑行、转弯的制动和控制，其性能的优劣直接影响到飞机在地面的快速反应，安全升空和着陆能力，对飞机整体的性能和安全起着至关重要的作用。为提高飞机刹车系统的性能以确保其飞行安全，在实航之前必须对刹车控制系统进行全面准确的地面模拟实验，对其性能优劣与否进行检验。系统仿真是检验飞机系统性能的重要手段，可以模拟飞机在刹车过程的真实环境，以验证刹车系统的性能。系统仿真测试有效的提高其研制质量，节省大量人力，物力，财力，缩短研发周期。
半实物仿真的显著特点是“硬件在回路中”与传统的数字仿真相比，由于试验中实物模型参与整个仿真过程，试验过程中各个环节更逼近真实的状态，试验结果的可信度与参考价值更高，比数字仿真更接近实际，是较理想的研究手段。笔者为此设计了飞机刹车控制系统仿真测试平台，为飞机刹车控制系统的试验研究提供更加有效的试验平台。

1 系统硬件组成
测试平台兼顾飞机刹车系统内外场仿真及测试，主要组成包括：上位机、刹车控制器测试箱、模拟测试断线箱一、模拟测试断线箱体二、刹车系统检测控制器、轮速驱动箱及电源箱，设备功能齐全。其系统组成架构如图1所示。

系统中的主要设备功能如下：
1)上位机：在Matlab／Simulink环境下建立模型，完成程序的编译，生成可执行文件，并下载至下位机。
2)下位机：通过I／O设备与上位机通讯，编写上位机程序，对输出的信号逐一分析，实时的完成数据的分析运算，通过相应测试链路接口转发信号至PXI测试设备测试。其中轮速驱动电路产生的信号通过信号线驱动飞机机轮按指定轮速转动。
3)轮速驱动箱：完成对内场轮速驱动的模拟：内场测试时模拟轮速驱动信号，通过调节控制信号使直线电机根据控制信号带动轮速至相应转速，并由传感器采集相应信号传输给上位机，起到模拟机轮转动的作用。
4)成品负载模拟：对机载刹车成品，前轮转弯成品输入输出信号的模拟。
5)模拟测试断线箱：通过跳线开关的通断对需要控制、模拟、测试的信号准确的进行检测和传输。
6)测试链路：集成PXI多功能测试系统，提供信号源，产生3Hz～12KHz、步进1Hz、4ms刷新的任意频率信号，程控电源信号等，并通过示波器，万用表等测试设备完成系统各信号的采集与处理。
7)电源箱：完成对电源的转化，将输入AC220V转化为直流线性正负15 V和标准DC10V、DC28V、DC24V输出。