本文针对飞机刹车半物理仿真系统,进行了理论分析和数字仿真;在此基础上设计了相应的硬件试验台,将液压系统等相关实物引入仿真回路,进行半物理仿真。飞机刹车系统半实物仿真是刹车控制系统研制过程中必不可少的一个重要环节,仿真不仅为刹车系统的开发提供必要的试验数据,还可为教学科研提供必要的试验手段。 本文首先建立了防滑刹车系统的整体仿真模型。通过力学、运动学以及物理特性分析,建立了飞机运动学模型、机轮特性模型、轮胎与跑道特性模型、刹车装置模型、液压伺服系统模型、结合系数和滑移律的关系模型;并设计了多门限的PID控制算法,对飞机刹车系统进行了整体的数字仿真。根据刹车系统仿真结果,对刹停时间、刹车效率等性能进行了分析。 在数学仿真的基础上,设计了仿真试验台的硬件和配套软件系统。仿真试验台由液压动力源、液压试验台、电气控制台三部分组成。根据工程要求本文解决了液压系统和控制单元等相关硬件的连接、测量和控制;同时采用结构化软件设计了配套的测控软件,解决了各部分硬件间以及物理试验台与仿真机间的数据通信问题。 本文采用目前广泛应用的虚拟视景技术,设计了飞机刹车的虚拟视景系统,实现了仿真过程的可视化。虚拟视景系统根据仿真中的飞机状态参数,以3D图像形式进行直接显示;根据刹车系统特点虚拟视景提供了机轮状态的独立显示窗口,增强了刹车性能分析的直观性。在实现虚拟视景系统中,实物模型和环境渲染逼真,很好的解决了多窗口显示以及可视化仿真的实时性问题。 本文最后对飞机刹车半物理仿真研究作了总结,数字模型仿真结果表明所建立的数学模型真实准确,是符合实际系统特性;本文的半物理仿真系统研究及实现为目前飞机刹车系统的控制算法研究和实物性能测试等工作提供了良好的研究平台。