1.一种基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,包括LVDT传感器、LVDT信号调理电路、速度反馈采集电路、相电流采集电路、FPGA主控电路;所述LVDT传感器安装在飞机舱门门框的下边沿处,用于敏感门框上密封条的厚度,所述厚度即为门框与舱门之间的距离,并将距离信息转换为交变反馈信号;所述LVDT信号调理电路产生激励信号发送至LVDT传感器,接收LVDT传感器的交变反馈信号并输出与距离量线性相关的电压量,将电压量发送到FPGA主控电路;所述相电流采集电路采集用于控制舱门移动的电机相电流,进行数模转换后发送至FPGA主控电路;所述速度反馈检测电路测量电机的转速,根据LVDT传感器敏感的厚度换算为舱门移动速度并发送至FPGA主控电路;所述FPGA主控电路根据接收到的当前电压量、相电流、舱门移动速度,生成速度指令并输出至舱门机电作动控制器,通过调节舱门移动速度实现对撞击力的控制;所述FPGA主控电路根据接收到的当前电压量、相电流、舱门移动速度,生成速度指令并输出,具体包括:根据当前舱门移动速度,判断是否满足下式:式中,V为当前舱门移动速度;f d 为飞机舱门自重折算到挤压舱门密封条的力;f m 为机电作动器主动施加的关门力,通过当前相电流进行换算得到;f x 为密封条的弹性形变挤压力,根据当前电压量得到;m为舱门和作动机构的总质量;Δt为电机控制驱动器的闭环周期;若满足公式且舱门移动速度大于设定的最小速度,则FPGA主控电路不输出速度调整指令;若满足公式且舱门移动速度小于设定的最小速度,则FPGA主控电路输出速度调整指令,将速度增大指令发送至电机控制驱动器,速度增大后的值大于设定的最小速度;若不满足公式,则FPGA主控电路输出速度调整指令,将速度减小指令发送至电机控制驱动器,速度减小后的值满足公式且不小于设定的最小速度。
2.根据权利要求1所述的基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,计算密封条的弹性形变挤压力f x :其中:λ为伸长率;L为密封条的厚度,根据电压量换算得到;ΔL为密封条被挤压方向上的形变量;C mn 为Mooney材料模型参数,通过数据拟合得到,m、n为2阶模型下的展开系数,C 00 为0。
3.根据权利要求1所述的基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,所述速度反馈检测电路包括旋变传感器,旋变传感器获取电机的转动角度,并根据与电机连接的减速器的减速比、LVDT传感器敏感的厚度,得到舱门移动速度。
4.根据权利要求1所述的基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,FPGA主控电路通过当前相电流、电机参数和工作状态转换为电机的输出力矩,得到机电作动器主动施加的关门力。
5.根据权利要求1所述的基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,LVDT传感器安装在飞机舱门门框的下边沿处,舱门的下侧在关闭状态下的对应位置存在一个楔形凸块,关闭过程中,凸块开始和LVDT的弹簧支杆末端接触,挤压支杆,支杆挤压密封条,LVDT传感器实时敏感密封条的当前厚度。
6.一种基于LVDT的飞机舱门关门撞击力控制方法,应用于权利要求1所述的飞机舱门关门撞击力控制装置,其特征在于,包括:LVDT传感器上电,舱门机电作动器接收指令控制舱门执行关门动作;FPGA主控电路监控LVDT传感器敏感的距离数据,距离数据到达预设的第一阈值时,FPGA主控电路发出启动指令,LVDT信号调理电路、速度反馈采集电路、相电流采集电路开始工作;FPGA主控电路根据接收到的当前电压量、相电流、舱门移动速度,估算舱门关门动作对门框的关门力,若关门力超过预设最大允许阈值,则向舱门机电作动器控制器发出紧急制动指令,舱门停止移动;否则,生成速度指令并输出至舱门机电作动控制器,舱门机电作动控制器控制电机输出电流,舱门持续执行关门动作;FPGA主控电路监测到舱门移动速度小于设定的关闭到位速度,且相电流大于设定的关闭到位电流时,确定关门已经到位,向舱门机电作动器控制器发出到位指令,舱门停止移动。
7.根据权利要求6所述的飞机舱门关门撞击力控制方法,其特征在于,FPGA主控电路以最大速度快速关门和最大程度减小撞击力进行多目标优化,按周期生成速度指令,具体方法为:FPGA主控电路在第一周期t 0 生成速度指令,将关门速度调整到允许的最大值;在下一周期t 1 计算机电作动器主动施加的关门力,若关门力小于预设最大允许阈值,则本周期不输出速度指令;否则,将关门速度下调,生成速度指令;在后续周期,判断:式中,V为当前舱门移动速度;f d 为飞机舱门自重折算到挤压舱门密封条的力;f m 为机电作动器主动施加的关门力,通过当前相电流进行换算得到;f x 为密封条的弹性形变挤压力,根据当前电压量得到;m为舱门和作动机构的总质量;Δt为电机控制驱动器的闭环周期;撞击力为f d +f m -f x ;若满足公式且舱门移动速度大于设定的最小速度,则FPGA主控电路在当前周期不输出速度调整指令;若满足公式且舱门移动速度小于设定的最小速度,则FPGA主控电路在当前周期输出速度调整指令,将速度增大指令发送至电机控制驱动器,速度增大后的值大于设定的最小速度;若不满足公式,则FPGA主控电路在当前周期输出速度调整指令,将速度减小指令发送至电机控制驱动器,速度减小后的值满足公式且不小于设定的最小速度。
8.根据权利要求7所述的飞机舱门关门撞击力控制方法,其特征在于,将关门速度下调或增大,下调值、增大值为当前移动速度的20%。
9.根据权利要求6所述的飞机舱门关门撞击力控制方法,其特征在于,FPGA主控电路监控LVDT传感器敏感的距离数据,距离数据到达预设的第一阈值时,FPGA主控电路发出启动指令,所述第一阈值为门框与舱门之间的距离在4mm~6mm。