ES2339829T3 - Procedimiento de control de un freno de vehiculo con correccion de par. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de control de un freno de vehículo adaptado para ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta a una consigna de accionamiento, en el que: - a partir de una consigna de frenado *(F) se determina una consigna nominal de accionamiento *(X) del accionador del freno teniendo en cuenta todas los componentes de la consigna de frenado; - a partir de esta misma consigna de frenado *(F) y de una medición del par (Cmes) desarrollado por el freno, se determina una corrección (xcorr) de la consigna nominal de accionamiento, caracterizado porque la corrección solamente tiene en cuenta variaciones de baja frecuencia de la consigna de frenado; - se añade la corrección a la consigna nominal.

Description

Procedimiento de control de un freno de vehículo con corrección de par.

La presente invención se refiere a un procedimiento de control de un freno de vehículo con corrección de par.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de frenado para vehículos comportan accionadores de frenado (hidráulicos o electromecánicos) para aplicar a las ruedas del vehículo un par de frenado que tiende a reducir la velocidad del vehículo.

La mayor parte de los controles de frenos conocidos en aeronáutica utilizan una consigna, que se traduce o bien en presión, en el caso de frenos hidráulicos, o en un esfuerzo a aplicar o un desplazamiento del empujador, en el caso de frenos con accionadores electromecánicos.

Se han propuesto controles que utilizan una consigna de par y que establecen un bucle de retroacción sobre la base del par medido, tal como en los documentos US 2005/0001474 y DE 19536694. Estos controles representan la ventaja de tener en cuenta globalmente la acción del freno con intermedio del control de par que genera, permitiendo una adaptación a las dispersiones de la respuesta en el par de freno para un esfuerzo de frenado determinado.

No obstante, estos controles de banda pasante elevada pueden interferir con la protección antibloqueo de las ruedas, en especial en el caso de desfase entre los controles de par y los controles del antibloqueo. En ciertas condiciones de adherencia, el control de par envía una consigna de par temporalmente nula para evitar el bloqueo de las ruedas. No obstante, si la rueda se bloquea intempestivamente, el par medido se anula bruscamente y el par medido es entonces igual a la consigna de par nulo. Por lo tanto, la rueda queda bloqueada sin que el freno sea controlado para liberar la rueda.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto un control de freno utilizando una consigna de esfuerzo o de posición, pero teniendo en cuenta, no obstante, el par medido.

Breve descripción de la invención

Para la realización de la invención se propone un procedimiento de control de un freno de vehículo adaptado para ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta a una consigna de accionamiento, en el que:

- a partir de una consigna de frenado se determina una consigna nominal de accionamiento del accionador del freno teniendo en cuenta todos los componentes de la consigna de frenado;

- a partir de esta misma consigna de frenado, y de una medición del par desarrollado por el freno, se determina una corrección de una consigna nominal de accionamiento, sin tener en cuenta la corrección más que las evoluciones de baja frecuencia de la consigna de frenado;

- se aplica la corrección a la consigna nominal de accionamiento.

De este modo se controla satisfactoriamente el freno según la consigna de frenado y no en cuanto a par. La medición del par sirve en este caso solamente para producir una corrección de baja frecuencia de la consigna nominal de accionamiento que ha sido calculada teniendo en cuenta componentes de alta frecuencia de la consigna de frenado.

La corrección de baja frecuencia propuesta de este modo permite reducir las dispersiones de par de frenado para una consigna de frenado determinada, que pueden ser provocadas por la dispersión del esfuerzo de frenado aplicado o a una dispersión de la respuesta de par del freno al esfuerzo de frenado aplicado.

Además, la corrección de baja frecuencia propuesta de este modo sigue siendo compatible con la protección antibloqueo que modula en alta frecuencia la consigna de frenado para evitar el bloqueo de la rueda.

Una de las ventajas de la invención es la de permitir un funcionamiento degradado del freno en caso de pérdida del captador de par. La corrección es entonces arbitrariamente anulada o mantenida en su valor corriente, y el freno es regulado entonces únicamente en función de la consigna de frenado.

En el caso específico de una consigna de posición, la corrección de par según la invención permite compensar las dilataciones térmicas que pueden hacer variar el esfuerzo aplicado por el freno.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá mejor en base a la descripción siguiente que hace referencia a la figura única que presenta un esquema de bloques de una forma particular de puesta en práctica del procedimiento de la invención.

Descripción detallada de la invención

La invención se describe a continuación en su aplicación a un freno de aeronave del tipo que comporta accionadores electromecánicos controlados en desplazamiento. Un dispositivo de cálculo (no representado) genera una consigna de frenado \overline{F}. Esta consigna es corregida a alta frecuencia por un sistema de protección antibloqueo que, verificando de manera permanente la relación de deslizamiento de la rueda, detecta un eventual inicio de bloqueo de la rueda y disminuye como consecuencia la consigna de frenado \overline{F} para evitar el bloqueo de dicha rueda.

De manera conocida, un convertidor (1) transforma la consigna de frenado \overline{X} en una consigna de posición \overline{F} para el empujador del accionador, en este caso, según una modalidad no lineal (1). El cálculo de la consigna de posición \overline{X} se realiza en este caso a una frecuencia de cálculo elevada compatible con la velocidad de funcionamiento de la protección de antibloqueo, de manera que la consigna de posición \overline{X} tiene en cuenta simultáneamente componentes de baja frecuencia y componentes de alta frecuencia de la consigna de frenado \overline{F}.

Según la invención, se calcula una corrección de posición de baja frecuencia x_{Corr}, que se añade a la media del dispositivo de suma (20) en la consigna de posición \overline{X} para obtener la consigna de posición corregida \overline{X}_{corr}= \overline{X}+x_{corr}. Esta corrección de posición x_{corr} tiene en cuenta el par medido según las modalidades siguientes.

Se elabora inicialmente una imagen de un par medio C_{moy} que corresponde a la consigna de frenado \overline{F}. A estos efectos, la consigna de frenado \overline{F} es facilitada a una etapa proporcional (2) de ganancia (K1) para hacerla compatible a un par, y después se somete a un primer filtro pasa-bajos (3) para eliminar de la misma todos los componentes de alta frecuencia, y en especial los que son debidos a la puesta en práctica de la protección antibloqueo.

Por otra parte, se utiliza una medición del par C_{mes} realmente ejercido por el freno que es facilitada a una etapa proporcional (4) de ganancia (K2), siendo sometida, a continuación, a un segundo filtro pasa-bajos (5) para eliminar los componentes de alta frecuencia, así como los ruidos de medición. Se obtiene un par medido calibrado \tilde{C}_{mes}.

El par medio C_{moy} y el par medido calibrado \tilde{C}_{mes} son facilitados como entrada a un comparador que genera un error \varepsilon. Este error es sometido a tratamiento, siendo facilitado a un controlador que presenta una acción proporcional (6) de ganancia (K3), una acción integral (7) y finalmente una etapa de saturación (8) que tiene por finalidad restringir la corrección a valores comprendidos en el intervalo [x_{min},x_{max}]. Esta saturación evita las correcciones demasiado importantes que perturbarían el buen funcionamiento del freno o conducirían a aplicar un esfuerzo demasiado elevado, superior a un esfuerzo límite admisible para el freno.

De modo preferente, y de manera conocida, la acción integral (7) comporta una protección antiembalaje que produce la acción integral cuando la corrección es saturada por la etapa de saturación (8), de manera que evita el incremento de la integral del error \varepsilon mientras la corrección está saturada.

La salida de la etapa de saturación (8) es facilitada entonces a un limitador de pendiente (9), que tiene por función garantizar variaciones progresivas de la corrección. Se obtiene de este modo la corrección de posición pretendida x_{corr}.

Cuando la aeronave está parada, se puede aplicar, no obstante, un esfuerzo de frenado, por ejemplo, para mantener la aeronave inmovilizada en el aparcamiento. El esfuerzo aplicado de este modo conduciría a un par medio C_{moy} no nulo, mientras que el par medido C_{mes} es nulo o muy reducido. En esta situación, el error de par sería grande y llevaría a una corrección importante, aumentando adicionalmente el desplazamiento del empujador de los accionadores, y contribuyendo de esta manera a aumentar el esfuerzo aplicado. Para evitar esta situación, se neutraliza la corrección. Para efectuar esta neutralización se prevé un conmutador (10) controlado por un órgano de desactivación de la corrección (11), que permite conmutar la entrada del limitador de pendiente (9) a un valor fijo, escogido en este caso igual a cero. Esta conmutación permite igualmente neutralizar la corrección cuando se detecta que el captador de par que facilita la medición de par C_{mes} se encuentra en fallo. El limitador de pendiente (9) dispuesto más abajo del conmutador (10) permite evitar brusquedades de corrección cuando tiene lugar una conmutación de este tipo, y en el caso de una conmutación inversa.

La invención no está limitada a lo que se ha descrito, sino, por el contrario, abarca cualquier variante que se encuentre dentro del marco definido por las reivindicaciones.

En particular, si bien se ha mostrado la invención en relación con frenos con accionadores electromecánicos controlados en posición, la invención se aplica más generalmente a cualquier otro tipo de control. Por ejemplo, se pueden generar consignas de accionamiento de esfuerzo para frenos de este mismo tipo o de presión para frenos hidráulicos, siendo corregidas estas consignas de accionamiento según la invención por medio de una medición del par generado por el freno.

Si bien se ha indicado que la corrección pasa bruscamente a valor nulo cuando la corrección es neutralizada, se podrá prever otras desactivaciones de la corrección, manteniendo, por ejemplo, el último valor de corrección antes de la neutralización y después, cuando la corrección es reactivada, repartiendo dicho valor último. Se puede neutralizar la corrección por otros medios, por ejemplo, utilizando un dispositivo sumador (20) condicional que interrumpe la suma de la corrección de la posición x_{corr} en la consigna de la posición \overline{X} como respuesta a una orden de neutralización de la corrección.

Si bien se ha indicado que para formar una imagen del par medio C_{moy} a partir de la consigna de frenado \overline{F}, se multiplica ésta última por una ganancia (K1) fija, se podrá también utilizar una ganancia (K1) variable que está determinada en tiempo real en función de parámetros p, tales como la velocidad de la aeronave, la temperatura del freno o el punto de funcionamiento del mismo, utilizando un modelo numérico adecuado. De manera ventajosa, se podrá tener en cuenta no solamente parámetros del freno regulado, sino parámetros que proceden de los otros frenos, lo que permite asegurar una uniformización del desgaste o del calentamiento de los frenos.

Si bien se ha utilizado en este caso un controlador de tipo proporcional-integral, se pueden utilizar otros tipos de control, por ejemplo, proporcional-integral-derivador, u otros.

Si bien se ha filtrado independientemente la imagen del par medio C_{moy} y la medición del par C_{mes} por dos filtros pasa-bajos independientes, se podrá igualmente suprimir estos dos filtros para sustituirlos por un filtro único pasa-bajos dispuesto más abajo del comparador para filtrar el error \varepsilon.

Si bien se ha indicado que se utiliza una etapa de saturación (8) para saturar la corrección xCorr, se podrá, de forma complementaria, tal como se ha mostrado, o en sustitución de esta etapa de saturación, utilizar una etapa saturadora (21) para saturar la consigna corregida xCorr con la finalidad de garantizar que la consigna corregida continúe en niveles compatibles con la integridad mecánica de los componentes del freno.

Finalmente, si bien se ha indicado que para determinar la corrección x_{Corr} de la consigna de posición, se utiliza la consigna de frenado \overline{F}, que contiene la corrección de antibloqueo y de la que se extraen los componentes de baja frecuencia por un filtro pasa-bajos, se podrá determinar esta corrección de posición de otro modo, por ejemplo, utilizando la consigna de frenado de baja frecuencia tomada antes de su corrección de alta frecuencia por el dispositivo de protección antibloqueo (la consigna de frenado de baja frecuencia puede proceder, por ejemplo, de los pedales del piloto o proceder de la consigna de desaceleración en un frenado de forma automática, llamado "autobrake" ("autofrenado"). La consigna nominal \overline{X} será determinada partiendo de una entrada que es la suma de la consigna de frenado de baja frecuencia a la que se añade la corrección de antibloqueo de alta frecuencia.

Claims (9)

1. Procedimiento de control de un freno de vehículo adaptado para ejercer un esfuerzo de frenado como respuesta a una consigna de accionamiento, en el que:

- a partir de una consigna de frenado (\overline{F}) se determina una consigna nominal de accionamiento (\overline{X}) del accionador del freno teniendo en cuenta todas los componentes de la consigna de frenado;

- a partir de esta misma consigna de frenado (\overline{F}) y de una medición del par (C_{mes}) desarrollado por el freno, se determina una corrección (x_{corr}) de la consigna nominal de accionamiento, caracterizado porque la corrección solamente tiene en cuenta variaciones de baja frecuencia de la consigna de frenado;

- se añade la corrección a la consigna nominal.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que para determinar la corrección se construye una imagen del par medio (C_{moy}) aplicado por el freno a partir de la consigna de frenado (\overline{F}) y se compara este par medio a la medición de par (C_{mes}).

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que antes de la comparación, la imagen del par medio (C_{moy}) y la medición del par (C_{mes}) son filtradas para eliminar los componentes de alta frecuencia.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que la comparación facilita un error (\varepsilon) que es sometido a un tratamiento (6, 7) y a continuación a una saturación (8) para restringir la corrección a valores comprendidos en un intervalo predeterminado ([x_{min}, x_{max}]).

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se neutraliza la corrección (10, 11) si el vehículo se encuentra parado o si se detecta un fallo de medios de medición del par.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que la neutralización de la corrección comprende la etapa de fijar el valor de la corrección a un valor determinado.

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la consigna de frenado (\overline{F}) comporta componentes de alta frecuencia generadas por una puesta en práctica de una protección antibloqueo, siendo filtrados estos componentes de alta frecuencia para determinar la corrección (x_{corr}) de la consigna nominal de accionamiento (\overline{X}).

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que se satura (21) la consigna de accionamiento corregida.

9. Dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento de una de las reivindicaciones anteriores, que presenta:

- una entrada para recibir una consigna de frenado (\overline{F});

- una entrada para recibir una medición del par (C_{mes}) generado por el freno;

- medios de cálculo a partir de la consigna de frenado (\overline{F}) de una consigna nominal de accionamiento (\overline{X}) del accionador del freno;

- medios de cálculo a partir de la consigna de frenado (\overline{F}) y de la medición de par (C_{mes}) de una corrección (x_{corr}) de la consigna nominal de accionamiento, caracterizado porque dicha corrección tiene en cuenta solamente evoluciones de baja frecuencia de la consigna de frenado;

- una salida que facilita una suma de la consigna de accionamiento y de la corrección de la consigna de accionamiento.