СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1998 года по МПК B60T8/00 B64C25/46 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам управления торможением транспортного средства и предназначено для использования преимущественно в объектах авиационной техники.

Известен способ управления торможением колес транспортного средства, заключающийся в поддержании в тормозах колес давления, пропорционального перемещению оператором тормозной педали путем формирования сигнала управления, подаваемого на исполнительный агрегат, пропорционального разности между сигналом датчика перемещения педали и сигналом датчика тормозного давления (см. например. Зверев И.И., Коконин С.С. Проектирование авиационных колес и тормозных систем, М.: Машиностроение, 1973, стр. 144, рис. 9.11).

При использовании известного способа в процессе торможения транспортного средства в тормозах колес поддерживается постоянный уровень давления независимо от обеспечивающего при этом тормозного момента, величина которого при одном и том же уровне давления может изменяться в зависимости от текущей скорости вращения колеса, поглощенной тормозом энергия, степени изношенности тормоза в процессе эксплуатации и других причин. Нестабильность тормозного момента может привести в отдельных случаях (например, в режиме торможения при повышенной массе и скорости транспортного средства) к значительному увеличению дистанции торможения транспортного средства. Кроме того, при использовании дополнительных средств торможения транспортного средства (аэродинамическое сопротивление, реверс тяги и др.) происходит неоправданный износ тормозов колес, снижающий из ресурс, так как в этом случае тормозной момент превышает необходимое значение. Указанные недостатки известного способа в конечном итоге снижают эксплуатационную надежность транспортного средства.

Положительный результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого технического решения, выражается в повышении точности обеспечения заданной эффективности торможения транспортного средства и повышении ресурса тормозов колес за счет поддержания в процессе торможения заданного значения замедления транспортного средства, что повышает его эксплуатационную надежность.

Указанный результат достигается тем, что сигнал управления, которому соответствует тормозное давление, вычисляют как разность величин, одна из которых пропорциональна интегралу от разности между заданным и текущим (с учетом относительного проскальзывания) угловыми замедлителями колеса, а другая - первой производной от текущего углового замедления колеса:
,
где
E_о - величина заданного углового замедления колеса, пропорциональная перемещению тормозной педали;
E_к - величина текущего углового замедления колеса;
t - текущее время торможения;
d(E_к)/dt- производная по времени от величины E_к;
W_т - угловая скорость тормозящегося колеса;
W_о - угловая скорость колеса, соответствующая скорости транспортного средства;
K₁,K₂ - коэффициенты пропорциональности.

Благодаря изменению сигнала управления указанным образом в процессе торможения замедление транспортного средства поддерживается на уровне, заданном оператором, обеспечивая необходимую эффективность торможения при значительном разбросе параметров тормоза колеса, а также при изменении сил торможения, не связанных с тормозом колеса, что, в конечном итоге, повышает эксплуатационную надежность транспортного средства.

На чертеже представлены графики изменения сигнала управления (U), тормозного давления (P_т) и других величин, иллюстрирующие предлагаемый способ управления торможением транспортного средства.

Нажатием тормозной педали оператор задает необходимую эффективность торможения транспортного средства (величину углового замедления колеса E_o). При этом сигнал (U) и тормозное давление нарастают пропорционально интегралу [∫(E_o-E_k•W_o/W_т)•dt] от разности между заданным и текущим угловыми замедлением колеса с учетом величины производной [d(E_к)/dt] от текущего углового замедления колеса (для сглаживания колебаний сигнала U) до тех пор, пока не станет равной нулю (участок I на чертеже) разность между заданным (E_o) и текущим (E_к) замедлением колеса (с учетом его проскальзывания). При этом проскальзывание тормозящего колеса учитывается (для повышения точности обеспечения заданной эффективности торможения) путем умножения его замедления (E_к) на отношение (W_o/W_т), где под величиной (W_о) подразумевается угловая скорость колеса, катящегося без проскальзывания, равная отношению линейной скорости транспортного средства к радиусу качения колеса.

По окончании переходного процесса автоматически поддерживается величина сигнала (U) и соответствующее ей тормозное давление (P_т), при котором обеспечивается заданная величина (E_o) углового замедления колеса (участок II).

В случае изменения в процессе торможения других сил (не связанных с тормозом колеса), действующих на транспортное средство (E_т), происходит изменение углового замедления колеса (E_к), что приводит к соответствующему изменению (участок III) сигнала (U) и тормозного давления (P_т), в результате чего устанавливается их новый уровень, поддерживающий заданное значение замедления (E_o) колеса (участок IV).

Коэффициенты (K₁ и K₂) в формуле (1) выбираются в зависимости от конкретных значений массы транспортного средства, момента инерции тормозного колеса, обеспечиваемого быстродействия исполнительного устройства, и требуемой точности обеспечения заданной эффективности торможения.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа происходит автоматическая настройка уровня тормозного момента колеса, обеспечивающего заданную эффективность торможения при значительном разбросе параметров тормоза колеса, а также при изменении других сил, действующих в процессе торможения транспортного средства.

Предлагаемый способ управления торможением транспортного средства может быть реализован, например, с использованием вычислителя на базе микропроцессора типа МК51 (см. Справочник "Однокристальные микроЭВМ", М.: Бином, 1994, с. 107) или аналоговой техники, формирующего сигнал управления гидроусилителем сопло-заслонка по сигналам от датчиков хода тормозной педали и угловой скорости колес транспортного средства. Величина (W_о) может определяться по измеренной угловой скорости нетормозящего колеса (при наличии такового) или по измеренной линейной скорости транспортного средства или иными способами.

Способ может быть использован в тормозных системах объектов авиационной техники, обеспечивая необходимую эффективность торможения при значительном разбросе параметров тормоза колеса. Для этого сигнал управления, давлением в тормозах определяют как разность величин, одна из которых пропорциональна интегралу от разности между заданным и текущим (с учетом относительного проскальзывания) угловыми замедлениями колеса, а другая - первой производной от текущего углового замедления колеса. 1 ил.

Способ автоматического управления торможением транспортного средства, заключающийся в формировании сигнала управления давлением в зависимости от величины перемещения тормозной педали, отличающийся тем, что сигнал управления, которому соответствует тормозное давление, формируют в зависимости от текущего углового замедления тормозного колеса с учетом его проскальзывания по следующему закону:

где Е_о - величина заданного углового замедления колеса, пропорциональная перемещению тормозной педали;
Е_к - величина текущего углового замедления колеса;
t - текущее время торможения;
d(Е_к)/dt - производная по времени от величины Е_к;
W_т - угловая скорость тормозящего колеса;
W_о - угловая скорость колеса, соответствующая скорости транспортного средства.

К₁, К₂ - коэффициенты пропорциональности.