JP5015873B2 - トルク補正を備えた乗り物のブレーキを制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、トルク補正を備えた乗り物のブレーキを制御する方法に関する。

乗り物の制動システムは、乗り物の車輪に対して制動トルクを加えて、それによって乗り物を減速する傾向にするために、ブレーキアクチュエータ（油圧又は電気機械式であり得る）を有する。

航空において用いられることで知られる多くの制動制御は、もしブレーキが油圧式である場合には圧力に変換され、又は、ブレーキが電気機械式に作動される場合には、加えられる力か若しくはプッシャー（ｐｕｓｈｅｒ）の変位に変換される目標値を使用する。

トルク目標値を使用する制御、及び測定されたトルクに基づいたフィードバックループを構成することが、特許文献１におけるように提案されている。これらの制御は、ブレーキが生成するトルクを監視し、それによって所与の制動力に対する制動トルク応答におけるばらつきに適合することを可能にすることによって、ブレーキの全体の動作を考慮する長所を示している。

とはいえ、広い通過帯域を有する制御は、特にトルク制御信号とアンチロック制御信号との間に位相オフセットがある場合には、車輪がロックすることを防止するための防御に干渉する場合がある。あるグリップ条件の下では、トルク制御の場合には車輪がロックすることを防止するためにトルク目標値が一時的にゼロとなる。しかしながら、車輪がタイミング悪くロックすると、測定されたトルクは全く突然にゼロとなり、そして測定されたトルクはトルク目標値であるゼロと等しくなる。そのため、車輪はロックし続けて、ブレーキは、車輪を解放するようには制御されない。

米国特許出願公開第２００５／０００１４７４号明細書

本発明の目的は、測定されたトルクを考慮する一方で、力又は位置目標値を使用するブレーキ制御を提供することにある。

本発明を達成するために、作動目標値に応答して制動力を発揮するように構成された乗り物のブレーキを制御する方法であって、制動目標値（Ｆ）から、上記制動目標値の全ての成分を考慮して、ブレーキアクチュエータに対する仮の作動目標値（Ｘ）を決定するステップと、同じ上記制動目標値（Ｆ）及び上記ブレーキにより生み出されたトルクの測定値（Ｃ_mes）から、上記仮の作動目標値に対する補正（ｘ_corr）を決定するステップであって、この補正は上記制動目標値における低周波数変動のみを考慮するステップと、上記補正を上記仮の作動目標値に加えるステップと、を有している方法が提供される。

従って、ブレーキは制動目標値に従って実際に制御され、トルクに従って制御はされない。ここでは、測定トルクは、単に仮の作動目標値の低周波数補正を作り出すために使用される。この仮の作動目標値自身は、一方で、制動目標値における高周波数成分を考慮して計算される。

このように提案された低周波数補正は、従って、制動トルクにおけるばらつきが所与の制動目標値に対して低減されることを可能にする。ここで、そのようなばらつきは、加えられる制動力におけるばらつき、又は、加えられる制動力に対する制動トルク応答におけるばらつきによって生じ得る。

加えて、提案した低周波数補正は、車輪がロックすることを防止するために制動目標値の高周波数変調を提供するアンチロック防御に適合する。

本発明の長所の１つは、トルクセンサが故障した際には、低下モード（ｄｅｇｒａｄｅｄ ｍｏｄｅ）においてブレーキを動作できることである。そして、補正は、適宜ゼロに設定されるか、又は、その現在の値を維持し、ブレーキは制動目標値の関数としてののみで制御される。

位置目標値を用いる特別な状況では、本発明のトルク補正は、ブレーキによって加えられて変化する力を生じ得る熱膨張を補償することを可能にする。

本発明は、図を参照する共に下記の記載を考慮してより良く理解され得る。

本発明は、変位が制御される電気機械的アクチュエータを含むタイプの航空機のブレーキに対して適用する場合について以下に記載されている。コンピュータ（図示せず）が制動目標値Ｆを生成する。この目標値は、車輪のロックに対する防御を提供するために、システムによって高頻度で補正される。このシステムは、絶え間なく車輪のスリップ率を検証し、車輪ロックの如何なる開始も検出して、それに応じて車輪がロックすること防止するために制動目標値Ｆを低減する。

既知の方法で、コンバータ１は制動目標値Ｆを、この例では線形ではないモデル１を適用して、アクチュエータのプッシャーのために位置目標値Ｘに変換する。位置目標値Ｘの計算は、位置目標値Ｘが制動目標値Ｆにおける低周波数成分及び高周波数成分を同時に考慮するように、高く且つアンチロック防御の作動に適合する計算頻度において実行される。

本発明によれば、低周波数位置補正ｘ_corrが計算され、且つ加算回路２０を用いて位置目標値Ｘに加算されて、補正された位置目標値ＣＸ_corr＝Ｘ＋ｘ_corrを得る。

最初に、制動目標値Ｆに対応する平均トルクＣ_meanの推定値が生成される。この目的のために、制動目標値ＦはゲインＫ１の比例ステージ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｓｔａｇｅ）２に供給されてそれをトルクに匹敵するものとし、次に、第１ロウパスフィルタ３により全ての高周波数成分、特にアンチロック防御の実行による成分、が取り除かれる。

更に、ブレーキによって実際に発揮されたトルクの測定値Ｃ_mesが用いられる。この測定値は、ゲインＫ２の比例ステージ４に供給され、次に、第２ロウパスフィルタ５により全ての高周波数成分が測定ノイズと共に取り除かれる。これは、調整された測定トルクＣ_calmesを作り出す。

平均トルクＣ_mean及び調整された測定トルクＣ_calmesは、偏差εを生成するコンパレータに入力として供給される。この偏差は、ゲインＫ３の比例動作（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ａｃｔｉｏｎ）６、積分動作７、及び、[ｘ_min、ｘ_max]の範囲内に位置する値に補正を制限する目的を有する最後の飽和ステージ８を含む制御部に供給されることによって、処理の対象となる。この飽和は、ブレーキの適切な動作に支障を来たす力、又は、適用される非常に大きな力、例えばブレーキによって受け入れ可能な限界の力を超えた力、をもたらすような過大な補正を防止する。

好ましくは、及び従来の方法において、積分動作７は、補正が飽和している限り偏差εの積分を増加させることを避けるように、飽和ステージ８によって補正が飽和した場合に、積分動作をフリーズ（ｆｒｅｅｚｅ）する対暴走防御を含んでいる。

次に、飽和ステージ８からの出力は、補正における変化が漸進的であることを保証する勾配リミッタ（ｓｌｏｐｅ ｌｉｍｉｔｅｒ）９に供給される。これは、望ましい位置補正ｘ_corrを作り出す。

航空機が静止している時には、即ち駐機中の航空機が動くことを防止するために、それでもなお制動力は加えられる。測定トルクＣ_mesはゼロ又は非常に小さいけれども、このように加えられている力は、ゼロではない平均トルクＣ_meanをもたらす。そのような状況では、トルク偏差は大きく、大きな量の補正を招き、更に、アクチュエータのプッシャーの移動を増加して、それによって、加えられる力の増加を助長するだろう。そのような状況を回避するために、補正が無効にされる。この無効を実行するために、補正を無効にするための要素１１の制御の下で、スイッチ１０に対して設定がなされ、勾配リミッタ９の入力を固定値に切り替えることを可能にしており、この値は本実施形態ではゼロに等しくなるように選択されている。また、この切り替えは、測定トルクＣ_mesを提供するトルクセンサが故障していることを検出した時に、補正を無効にするために役立つ。その結果、スイッチ１０よりも下流に接続された勾配リミッタ９は、そのような切換に際して及び反対方向への切換時において、ショックを起こす補正を回避するために役立つ。

本発明は上述した記載に制限されるものではなく、それどころか、請求項によって定められる範囲内において生じる任意の変形にも及ぶものである。

具体的には、本発明は位置が制御される電気機械式のアクチュエータを有するブレーキを参照して説明されているけれども、本発明は、より一般的に任意の他のタイプの制御に適用される。例えば、同じタイプのブレーキに対して力作動目標値、又は、油圧式ブレーキに対して圧力作動目標値を生成することが可能であり、そのような作動目標値は、ブレーキによって生成されたトルクを測定することによって、本発明に従って補正される。

補正が無効にされると補正が突然にゼロの値に変化することが上述されているけれども、例えば、つい最近の補正値を無効化の前に保持することによって、及び、補正を再開する時には上記つい最近の補正値から再び始めることによって、他の方法で補正を無効化するべく設定がなされ得る。例えば、補正を無効にする指示に応答して位置補正ｘ_corrを位置目標値Ｘに加算することを停止する条件付き加算回路２０を用いることによって、他の手段によって補正を無効にすることもできる。

制動目標値Ｆから平均トルクＣ_meanの推定値を形成するために、制動目標値は定数ゲインＫ１が乗じられることが述べられているけれども、可変であり、且つ、適当なデジタルモデルを用いて、航空機の速度、ブレーキの温度、又はブレーキの動作点のようなパラメータｐの関数としてリアルタイムに決定されるゲインＫ１を使用することは当然可能である。有利には、調節されるブレーキのパラメータを考慮すると共に、他のブレーキに関連するパラメータも考慮して、ブレーキの摩耗及び加熱が均一にされることを可能にするべきである。

説明は比例ー積分タイプの制御部を参照しているけれども、他のタイプの制御部、例えば比例ー積分ー微分又は他の制御部、を用いることも可能である。

平均トルクＣ_meanの推定値及び測定トルクＣ_mesは２つの独立のロウパスフィルタによって独立にフィルタにかけられているけれども、これら２つのフィルタを除外してそれらを、コンパレータよりも下流に配置された１つのロウパスフィルタに置き換えて偏差εをフィルタにかけることも可能である。

飽和ステージ８が補正ｘ_corrを飽和させるために用いられているけれども、図に示すように、追加して又は飽和ステージ８の代わりに、補正された目標値ＣＸ_corrを飽和させるために飽和ステージ２１を用いることが可能であり、それによって補正された目標値が、ブレーキ構成要素の構造的完全性に適合するレベル内に留まることを保証できる。

最後に、位置目標値に対して補正ｘ_corrを決定するために、アンチロック補正を含む制動目標値Ｆの使用がなされており、且つ、それからロウパスフィルタを用いて低周波数成分が抽出されることが述べられているけれども、例えば、アンチロック防御のために装置によって高周波数補正の対象とされる前に取得される低周波数制動目標値を用いることによって、この位置補正を他の方法で決定しても良い（低周波数制動目標値は、例えば、パイロットにより操作されるペダルに由来するか、又は、いわゆる”オートブレーキ（ａｕｔｏｂｒａｋｅ）”自動モードにおいて制動する時の減速目標値に由来する）。仮の目標値Ｘ自身は、低周波数制動目標値に、高周波数アンチロック補正を加算した和である入力によって、決定される。

本発明に係る方法のある実施のブロックダイアグラムである。

Claims (9)

1. 作動目標値に応答して制動力を発揮するように構成された乗り物のブレーキを制御する方法であって、前記乗り物のブレーキはブレーキアクチュエータを含んでおり、
   制動目標値（Ｆ）から、前記制動目標値の全ての成分を考慮して、前記ブレーキアクチュエータに対する仮の作動目標値（Ｘ）を決定するステップと、
   同じ前記制動目標値（Ｆ）及び前記ブレーキにより生み出されたトルクの測定値（Ｃ_mes）から、前記仮の作動目標値に対する補正（ｘ_corr）を決定するステップであって、この補正は前記制動目標値における低周波数変動のみを考慮したものであるステップと、
   前記ブレーキアクチュエータのための補正された作動目標値（ｃｘ _corr ）を得るために、前記補正（ｘ _corr ）を前記仮の作動目標値（Ｘ）に加算するステップと、
   を有している方法。
2. 前記補正を決定するために、前記ブレーキによって加えられた平均トルク（Ｃ_mean）の推定値が前記制動目標値（Ｆ）から構成され、且つ、前記平均トルク（Ｃ _mean ）が前記測定トルク（Ｃ_mes）と比較される請求項１に記載の方法。
3. 前記比較を実行する前に、前記平均トルク（Ｃ_mean）の前記推定値及び前記測定トルク（Ｃ_mes）の両方にフィルタがかけられて高周波数成分が除去される請求項２に記載の方法。
4. 前記比較を実行するステップは前記平均トルクと前記測定トルクの差に等しい偏差（ε）を供給し、該偏差は処理（６，７）の対象となりその後に飽和ステージ（８）が続いて所定の範囲（[ｘ_min、ｘ_max]）内に位置する値に補正が制限される請求項３に記載の方法。
5. 前記乗り物が静止しているか、又はトルク測定手段の故障が検出されると、前記補正（１０，１１）が無効にされる請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記補正を無効にするステップが、前記補正値を所与の値に固定するステップを有している請求項５に記載の方法。
7. 前記制動目標値（Ｆ）は、アンチロック防御を実行することによって生成される高周波数成分を有しており、これらの高周波数成分はフィルタがかけられ除去されて前記仮の作動目標値（Ｘ）に対する補正（ｘ_corr）が決定される請求項１に記載の方法。
8. 前記補正された作動目標値は飽和されている（２１）請求項１に記載の方法。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の方法を実行する装置であって、
   制動目標値（Ｆ）を受け取るための入力部と、
   ブレーキによって生成されたトルクの測定値（Ｃ_mes）を受け取るための入力部と、
   前記制動目標値（Ｘ）に基づいてブレーキアクチュエータに対して仮の作動目標値（Ｆ）を計算するための計算手段と、
   前記制動目標値（Ｆ）及び前記測定トルク（Ｃ_mes）に基づいて前記仮の作動目標値に対する補正（ｘ_corr）を計算し、且つ前記制動目標値における低周波数の変動のみを考慮するための計算手段と、
   前記仮の作動目標値に前記補正を加えた和を供給する出力部と、
   を有している装置。

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