(57)【要約】【課題】急速にブレーキをかけることを可能としかつ強い初期スキッドを防ぐアダプティブブレーキの適用と初期スキッド検出のためのシステムを提供する。【解決手段】制動圧力を所定の限界制動圧力と比較する。車輪速度エラー信号を生成し、車輪速度と基準速度信号間の差異を示す。制動圧力信号に応答する圧力バイアス調整積分器は車輪速度エラー信号を調整し、アンチスキッド制御信号を提供する。車輪速度エラー信号がスキッドの開始を示す場合は、測定された制動圧力の値に圧力バイアス調整積分器を初期化することも可能である。制動圧力とコマンドされた制動圧力間の差異を示すため制動圧力差異信号が生成され、調整制動圧力エラー信号が制動圧力差異信号に応じて生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のような乗物の車輪（１５）の制動のためのアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム（１０）であって、
車輪に制動圧力をかける車輪ブレーキ（１４）と、
車輪ブレーキにかかった制動圧力の関数である制動圧力信号（４４）を生成する制動圧力センサー（４６）と、
前記制動圧力信号を所定の限界制動圧力（６４）と比較する手段と、
車輪の回転速度の関数である車輪速度信号を作り出す車輪速度信号生成手段（１２）と、
前記車輪速度信号に基いた車輪速度信号を生成する車輪速度コンバーター（１６）と、
基準速度信号を生成する速度基準生成手段と、
前記航空機車輪速度信号と前記基準速度信号間の差異を示す車輪速度エラー信号を生成させるため前記車輪速度信号を前記基準速度信号と比較する車輪速度比較手段（１８）と、
アンチスキッド制御信号（２８）を提供すべく前記車輪速度エラー信号を調整するために制動圧力信号に対して応答する圧力バイアス調整積分器（２０）と、
減速コマンドに応じてコマンド制動圧力信号（４２）を生成するコマンド制動圧力信号生成手段（３０）と、
前記制動圧力信号と前記コマンド制動圧力信号間の差異を示す制動圧力差異信号（５０）を生成するため前記制動圧力信号を前記コマンド制動圧力信号と比較する制動圧力比較手段（４８）と、
操作者がかけるブレーキとは独立に前記車輪ブレーキを制御するために調整制動圧力信号（５７）を前記車輪ブレーキに前記制動圧力差異信号に応じて提供する制御手段（５２、５４、５５、５６）と、
を含むことを特徴とするアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム。
【請求項２】
車輪速度エラー信号がスキッドの開始を示す場合に、測定された制動圧力値に圧力バイアス調整積分器（２０）を初期化する手段を更に含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム（１０）。
【請求項３】
比例圧力ゲイン（５２）、積分圧力ゲイン（５４）及び微分圧力ゲイン（５５）により前記制動圧力エラー信号（５０）を調整する手段を更に含むことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム（１０）。
【請求項４】
過渡制御手段（２２）と補償ネットワーク手段（２４）を更に含み、両手段の出力が圧力バイアス調整積分器（２０）の出力と合計されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム。
【請求項５】
所定の限界制動圧力（６４）と所定の一定圧力値の和の値を用いて圧力バイアス調整積分器（２０）を初期化する手段を更に含むことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム
【請求項６】
前記車輪速度エラー信号が前記基準速度信号よりも大きい場合に、前記圧力バイアス調整積分器（２０）を前記測定された制動圧力値に初期化する手段を更に含むことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム。
【請求項７】
比例圧力ゲイン、積分圧力ゲイン及び微分圧力ゲインにより前記制動圧力エラー信号を調整する手段を更に含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム。
【請求項８】
過渡制御手段と補償ネットワーク手段を更に含み、両手段の出力が圧力バイアス調整積分器の出力と合計されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のアダプティブ制動をかけ初期スキッドを検出するシステム。
【請求項９】
車輪に制動圧力をかける車輪ブレーキ（１４）を有する、着陸中の航空機の車輪（１５）を制動するために初期スキッディングを検出し制動圧力をかける方法であって、
制動圧力を感知しかつ車輪ブレーキにかかった制動圧力の関数である制動圧力信号（４）を生成するステップと、
前記制動圧力信号を所定の限界制動圧力（６４）と比較するステップと、
車輪の回転速度の関数である車輪速度信号を生成するステップと、
前記車輪速度信号に基づいた車輪速度信号を生成するステップと、
基準速度信号を生成するステップと、
前記車輪速度信号を前記基準速度信号と比較しかつ前記車輪速度信号と前記基準速度信号間の差異を示す車輪速度エラー信号を生成するステップと、
アンチスキッド制御信号を提供するために制動圧力に応答する前記車輪速度エラー信号を調整するため圧力バイアス調整積分器を提供するステップと、
減速コマンドに応じてコマンド制動圧力信号を生成するステップと、
前記制動圧力信号を前記コマンド制動圧力信号と比較しかつ前記制動圧力信号と前記コマンド制動圧力信号間の差異を示す制動圧力差異信号（５０）を生成するステップと、
操作者がかけるブレーキとは独立に前記車輪ブレーキを制御するため調整制動圧力信号（５７）を前記車輪ブレーキに前記制動圧力差異信号に応じて提供するステップと、
車輪速度エラー信号がスキッドの開始を示す場合に、圧力バイアス調整積分器（２０）を制動圧力値に初期化するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に車両の減速制御システムに関する。より詳しくは、着陸中の航空機の少なくとも一つの車輪を制動するために、アダプティブブレーキをかけかつ初期スキッドを検出するシステム（即ち、アダプティブブレーキの適用と初期スキッド検出のためのシステム、以下、ＡＢＡ＆ＩＳＤシステムと略）に関しており、このシステムは初期の強いスキッドを防ぎ、これにより制御された状態での急速な制動を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
アンチスキッドと自動制動システムが、大型タービンの商業用航空機に一般的に備えられ着陸時の航空機の減速を助けている。現代のアンチスキッドシステムは制動効率を最適化しているが、その最適化はパイロットが選択した制動圧力のレベルに対応して、減速を最大限にするための制動に影響を及ぼす滑走路条件や他の要因に適応することでなされるのが代表的である。従来のアンチスキッドシステムの場合、パイロットがメータリングバルブ経由で機械的に制動をかけるのが代表的であり、車輪制動圧力がスキッドレベルに近付くや否や、例えば初期スキッドが検出されるような場合、制動圧力値を使用してアンチスキッド制御システムを初期化する。しかし、この方法の成否は、航空機の操縦モード、航空機重量、タイヤ／滑走路のインターフェース等の要因に影響され得ることがわかっている。それ故、こうした要因を考慮に入れて制動圧力ないし制動トルクをかけるのを調整できるアダプティブブレーキ適用システムを提供することが望ましい。
【０００３】
更に、航空機パイロットが急速にペダルを押すと、従来のアンチスキッド制動制御システムが有効アンチスキッディング制動圧力ないし制動トルクを決定しスキッディングを効率的に制御する以前に、強い初期スキッドがしばしば起きてしまう。初期スキッドを除くないし減らすと、結果的に航空機停止距離をより短くなり、これにより航空機はより短い滑走路に着陸でき、タイヤの摩耗が減る。従って、初期スキッド条件を自動的に予測し、強い初期スキッドを防ぐように順応し、パイロットはブレーキペダルをいかなる速度ででも押すことができ、尚かつ制御された状態での急速な制動が可能な初期スキッド検出システムを提供することが望ましい。本発明は、これらの要求を満たすＡＢＡ＆ＩＳＤシステムを提供する。
【発明の開示】
【０００４】
簡略かつ一般的に言えば、本発明はスキッド予測システムを実行させて、強い初期スキッドを防ぐ一方で急速な制動を可能にするＡＢＡ＆ＩＳＤシステムを提供するのであるが、このスキッド予測システムは車輪がスキッドレベルに近付くや否や初期化がなされて制動をかける圧力ないしトルクを減らしかつ制御された状態での制動をかける。
それ故本発明は、着陸中の航空機の車輪の制動に「高性能な」ＡＢＡ＆ＩＳＤシステムを提供する。本システムは、車輪に制動トルクをかける車輪ブレーキを少なくとも一つ有する車輪に適用できる。制動圧力センサーは、車輪ブレーキにかけられる制動圧力の関数である制動圧力信号を生成し、制動圧力信号は、所定の限界制動圧力と比較される。車輪速度トランスデューサーは、車輪の回転速度の関数である車輪速度信号を作りだし、車輪速度信号は、車輪速度信号に基いて生成される。車輪速度は、航空機車輪速度信号と基準速度信号間の差異を示す車輪速度エラー信号を生成させるため基準速度信号と比較される。アンチスキッド制御信号を提供する車輪速度エラー信号を調整するために制動圧力信号に応答する圧力バイアス調整積分器も備えられており、ある好適実施例においては、圧力バイアス調整積分器は、所定の限界制動圧力と所定の一定圧力値の和で初期化される。コマンドプロセッサーは、減速コマンドに応じて生成されたコマンド制動圧力信号を生成し、制動圧力信号をコマンド制動圧力信号と比較するために制動圧力比較手段が提供され、制動圧力信号とコマンド制動圧力信号間の差異を示す制動圧力差異信号を生成される。制御手段は、調整制動圧力信号を前記車輪ブレーキに提供し、操作者がかける制動とは独立に、制動圧力差異信号に応答して車輪ブレーキを制御する。別の本好適実施例では、車輪速度エラー信号がスキッドの開始を示す場合、圧力バイアス調整積分器は測定された制動圧力値に初期化される。
【０００５】
本好適実施例では、比例圧力ゲイン、積分圧力ゲイン、微分圧力ゲインにより制動圧力エラー信号を調整する手段も提供される。別の本好適実施例では、速度エラー信号に応答する両手段、即ち、補償ネットワーク手段と比例制御信号を提供する過渡制御手段も提供されており、両手段の出力は圧力バイアス調整積分器の出力と合計される。
以上より、ブレーキペダルを急速に押した後であるがスキッディングが始まる以前に、ブレーキ制御を初期化するためのシステムと方法を本発明が提供していることがわかる。本発明のこれら及び他の面と利点は以下の詳細な説明と添付の図面から明らかになり、これらは本発明の特徴を例として示す。
【実施例】
【０００６】
従来のアンチスキッドシステムの有効性は、航空機の操縦モード、航空機重量、タイヤ／滑走路のインターフェース及び類似の要因の影響を受け得る。航空機ブレーキペダルを急速に押すと、とりわけパニック状態で押すと、アンチスキッド制御が開始する以前に強い初期スキッドが生じ、結果的に航空機の停止距離が延び、タイヤの摩耗が増す。
本発明は、スキディングの開始条件を方向付けしかつ制御された減速に先立つ強いスキッドを防ぐためのブレーキ制御を開始するシステムと手段を提供する。図１に、本発明を、航空機制動システムで使用可能なアダプティブないし「高性能な」ＡＢＡ＆ＩＳＤシステム１０の形で具体化して示しており、航空機に装着する場合、車輪速度を測定しかつブレーキ車輪の回転速度の関数である車輪速度信号を生成させるために、航空機の車輪１５の各車輪ブレーキ１４に対する車輪速度トランスデューサー１２を含むのが望ましい。車輪速度信号は、航空機速度を表す信号に速度コンバーター１６で変換されるのが代表的で、望ましい基準速度と速度コンパレータ１８中で比較され、制動をかけられた各車輪からの車輪速度信号と基準速度信号との間の差異を示す車輪速度エラー信号が生成される。速度コンパレータの出力は、スリップ速度（Ｖｓ）ないし速度エラーとして表される。速度エラー信号は、圧力バイアス調整制御手段（ＰＢＭ）積分器２０、過渡制御手段２２及び補償ネットワーク２４で調整され、それらからの出力はアンチスキッド制御信号２８を提供するため合計接合器２６で合計され、このアンチスキッド制御信号はマイクロプロセッサーを代表としたコマンドプロセッサー３０が受信される。アンチスキッドループ中のＰＢＭ積分器は、制動中の最大許容制御圧力レベルを示す。ＰＢＭ積分器は、初期スキッドを検出し制御するため必要な他の制御パラメーターよりも応答が遅いのが一般的である。スキッドが検出されない場合、本積分器はブレーキに全システム圧力がかかるのを許容する。
【０００７】
パイロットが操作する航空機ブレーキペダル３２の位置は、ブレーキペダルコマンド３４を生成するマイクロコントローラー３３で読み取るのが一般的で、これで制動圧力をかけるプロフィールを決定する。コマンドプロセッサー３０は、ブレーキペダルコマンド信号、フィードバックライン３６経由のアンチスキッド制御信号２８を受信するが、車輪がロックしているか否かを示すロック車輪保護信号３８と高速で着地する車輪のハイドロプレーニングに対し保護をするための着地／ハイドロプレーニング保護信号４０をも受信するのが好ましい。本好適実施例のコマンドプロセッサーは、ロック車輪保護信号、着地保護信号、ペダル信号及びアンチスキッド信号の内の最も低い入力に基づいて作動する。コマンドプロセッサーのコマンド制動圧力信号出力４２は、制動圧力センサー４６からの制動圧力フィードバック信号４４とコンパレータ４８で比較され、コンパレータが出力圧力エラー信号５０を生成する。
【０００８】
本好適実施例では、制動圧力エラー信号は、比例ゲイン回路構成５２による比例ゲインと、積分ゲイン回路構成５４による積分ゲインと、差異ゲイン回路構成５５による差異ゲインとで調整され、これらゲインは一緒になってＰＩＤ（比例積分微分）制御ループを形成し、これら回路構成からの出力は合計接合器５６で合計されて調整制動圧力信号５７を提供する。調整制動圧力信号は、ブレーキ制御バルブ６０にかかる増幅されたブレーキ制御信号を提供するバルブ増幅器５８で増幅されるのが代表的で、ブレーキ制御バルブ６０は加圧ブレーキ液がシステム圧力６２から車輪ブレーキにかかるのを制御する。
本好適実施例においては、ブロック６３中の要素の機能は適切なソフトウエア制御の下にある少なくとも一つのマイクロプロセッサーで実行されるが、代替案として、これらないし類似の機能は適切なハードウエア構成部品で実行されてもよい。部品パラメーターと構成が航空機により様々に変化すること、従って本システムの使われ方が非常に多様であることは、当業者にとって評価に値することであろう。
［「高性能な」ブレーキ適用］
図２では、事前設定値６４の制動圧力が検出されるまで、代表的にはブレーキトルクが上り始めるブレーキ接触圧力６６の付近まで、速度制限無しでブレーキをかけることができる。次にＰＢＭ積分器は、事前設定制動圧力値と予め決められた一定の増加分圧力の和６８、図２と図３の制動圧力スリップ曲線７０のピーク点と対応する圧力に、初期化される。ＰＢＭ積分器の出力を点線７２で示し、コマンドされた制動圧力出力を線７４で示す。車輪速度を線７６で示し、ブレーキトルクを線７８で示す。図２で示す様に、ＰＢＭ積分器を初期化すると、ＰＭＢ積分器は６９から始まるブレーキ適用プロフィールをたどり、従って実質的などんなオーバーシュートをも防いだ形となる。
［「高性能な」スキッド検出］
車輪がスキッドレベルに近付く場合、即ちＶｓが事前設定車輪速度限界よりも大きいと検出されるような場合、ＰＢＭ積分器は、Ｖｓが事前設定限界より大きくなった瞬間に制動圧力のフィードバック値で初期化される。本方法は、ＰＭＢ積分器の正確な初期化を保証する。初期スキッド時点での制動圧力は、複数の初期スキッド無しで即座に制御するのにＰＭＢ積分器が必要とするものである。それ故、ＰＢＭ積分器の迅速な応答により、もし迅速な応答がなかったらゆっくりと作動するはずの制御機能が保証されている。
【０００９】
本発明は速度エラータイプのシステムに限定されないこと、しかも本発明は、ブレーキのかかり具合と圧力ないしトルクを監視するどんなシステムに対する場合と同じように、例えば速度の制御／検出と言った制動制御スキッド検出の他の概念にも適用できることは明らかである。
上記より、スキッドの開始に先立つブレーキ制御を示しかつブレーキ制御開始後のオーバーシュートと不安定性を防ぐ新しく新規の方法と装置を、本発明が提供していることを当業者は認識するであろう。
本発明を特定の形で図示し説明してきた一方、本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な変更修正が可能であることも前述から明らかである。従って、添付の請求項による以外、本発明を制限することは目的とする所ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の原理による航空機用の「高性能な」ＡＢＡ＆ＩＳＤシステムの概略図である。
【図２】本発明の「高性能な」ＡＢＡ＆ＩＳＤシステムにおける制動圧力、車輪速度、制動トルクと時間の関係を示す二つのチャートである。
【図３】本発明の「高性能な」ＡＢＡ＆ＩＳＤシステムにおける制動圧力と制動スリップの関係を示す曲線である。
【符号の説明】
【００１１】
16  速度コンバータ／基準航空機速度車輪
18  速度コンパレータ
20  圧力バイアス調整積分器
22  過渡制御
24  補償ネットワーク
34  ペダルコマンド
38  車輪ロック保護
40  着地／ハイドロプレーニング保護
30  コマンドプロセサー
52  比例ゲイン
54  積分ゲイン
55  微分ゲイン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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