1. 研究目的与意义
随着生活水平日益提高，人们对交通工具的要求也越来越高，像汽车、飞机、摩托车、电动车等交通工具的操作已经越来越安全和人性化。如何让交通工具的操作更方便更安全更能满足人们的需要一直是工程师们研究的课题，也是消费者参考的依据。21世纪交通工具技术发展的趋势是高速、环保、节能和安全，刹车对于驾驶者和乘客们来说就像生命安全的一道防线。目前交通事故与现有的刹车系统在防滑方面的缺陷有很大的关系，因此在刹车时如何减少或最大限度避免事故发生，成为刹车系统安全设计的重中之重，而防滑技术又是刹车系统中的核心。飞机防滑刹车系统在飞机的起飞、着陆过程中起了至关重要的作用，随着防滑刹车系统的自动化程度越来越高，如何保证防滑刹车系统运行的可靠性、稳定性和安全性已成为亟待解决的问题。
本课题是一项大型半实物仿真工程中的一个小模块，在针对模拟lvdt刹车控制系统的电路设计方面作了详细的介绍。此设计中的硬件模块与其它硬件模块以及各类板卡结合ni公司的软件labview和苏州同元软控信息技术有限公司的软件mworks构成一个复杂的半实物仿真系统，对飞机起落架的整体性能作了完整的仿真。开展半实物仿真技术在控制方面的研究，对于促进我国航空航天飞机等行业的技术开发，提高我国的科学技术水平，缩短与发达国家的差距，实现尖端技术的跨越式发展具有重要意义。
半实物仿真是将控制器与在计算机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行试验的技术。在这种试验中，控制器的动态特性、静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来，因此它是一种更接近实际的仿真试验技术。这种仿真技术可用于修改控制器设计，同时也广泛用于产品的修改定型、产品改型和出厂检验等方面。这种仿真只能进行实时仿真，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同，这种限制决定了半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际。半实物仿真可以提高仿真的精度，这是半实物仿真的核心优势。半实物仿真让现代的设计师和工程师在研发设计上，更加得心应手。选择成熟的半实物仿真技术可以在节约成本，缩短开发周期，加速科技成果实现的方面有着非凡的表现，未来会有更多的设计师和工程师采用这种技术。
2. 国内外研究现状分析
1982年，美洛勒尔飞机刹车系统公司以A-10攻击机为样机，研制并成功测试了一台电刹车样件，这是飞机电刹车系统研制的首次尝试。期间运用半实物仿真技术进行了MTL-W-5013安全飞行资格测试、机载滑行测试、转矩控制电路测试、动态测试及正常减速刹停、转矩测量刹停、防滑刹停、开/关响应刹停、能量过载减速、起飞强制终止等一系列测试，测试起落架能否满足设计的性能指标要求。在进行机载滑行测试时，出现了一种强烈而持续的起落架前后晃动的不稳定现象，这称之为"起落架行走"。运用大量的测试数据分析得出是由于刹车转矩频率与起落架的自然频率太过接近造成的，在随之进行的全硬件测试表明，控制刹车转矩的使用速率可解决此问题。在A-10攻击机的经验基础上，一些关键技术，如系统控制、系统效率、起落架稳定性等在测试中不断地对其参数进行优化，这类技术也均被相继突破。1998年12月8日，美BF古德里奇公司与美国空军合作，在爱德华空军基地成功试飞了第一架装电刹车的F-16C飞机。试飞前，对相关系统进行了一系列建模、仿真和测试，包括正常能量刹停、防滑刹停、局部过载刹停、降级运行、循环刹停等，丰富的测试结果为刹车控制系统提供了详细的参数。1998年，机电作动硬件与F-15E碳碳刹车结合，为提高刹车控制系统的性能，在半实物仿真中不断地对其相关控制参数进行修改，随后的实验室全硬件测试有效的验证了参数的正确性。2000年该公司将该刹车系统应用于军用飞机，接着2005年便实施了商用飞机的应用计划。
20 世纪 80 年代我国建设了一批高水平、大规模的半实物仿真系统 ,如射频制导导弹半实物仿真系统、远程红外制导导弹半实物仿真系统、歼击机工程飞行模拟器、歼击机半实物仿真系统、驱逐舰半实物仿真系统等。这些半实物仿真系统在武器型号研发制造中发挥了重大作用。近10年来,我国半实物仿真技术得到迅速发展。从应用的广泛程度看 ,已经从早期的航空、航天、火力发电和核动力发电部门扩展到今天的军事、电子、通信、交通、舰船、冶金、建筑、气象、地质、机械制造、轻工、技术训练等多种行业和部门 ,其应用已渗透到系统生命周期的全过程。例如国内的同元软控信息技术有限公司对于Modelica标准的研究已经进入国际前列，开发了完全自主知识产权的复杂工程系统建模、仿真与优化一体化计算平台MWorks，可以广泛地应用于机、电、控、液、气、热、磁等单领域或多领域耦合物理系统的设计开发。
随着军事和科学技术的迅猛发展，半实物仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必要手段。尤其是航空航天领域，半实物仿真技术已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、鉴定和定型过程都必须全面地应用先进的仿真技术。否则，任何新型、先进的飞行器和运载工具的研制费用都是非常巨大的。这类技术的研究对于提高我国的技术水平具有重要的意义，此次课题是半实物仿真中一个简单示例，在大型仿真系统中模拟基于LVDT的刹车控制系统。3. 研究的基本内容与计划
本课题研究的对象是模拟基于lvdt的刹车控制系统的电路设计。
主要工作和要求如下：
一、 设计出一块模拟基于lvdt的刹车控制电路的单片机完整系统，主要包括硬件电路和控制软件两部分：对外部对象的控制以及对控制信号的检测。软件包括3部分：单片机与计算机通信的uart模块，主控芯片c8051f506与芯片x9111通信的spi模块，以及对外部模拟进行测量的adc模块。
4. 研究创新点
本设计是在LVDT设计基础上的一次改进，通过对数字电位器的编程来实现对输出信号的智能控制，通过本次设计对单片机有了进一步的认识，并掌握了电路绘制软件的使用。
此设计的元器件质量有了很大的改进，大大提高了系统的稳定性。
