文档介绍：2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛
承诺书
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): A
我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):
所属学校(请填写完整的全名): 中国计量学院
参赛队员(打印并签名) :1. 丁林锋
2. 储江龙
3. 韦磊
指导教师或指导教师组负责人(打印并签名): 数模组
日期: 2009 年 9 月 14 日
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛
编号专用页
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用):
评
阅
人
评
分
备
注
全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):
全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
制动器试验台的控制方法分析
摘要
本文研究的是制动器实验台的计算机控制方法问题。我们建立了电动机驱动电流依赖于瞬时转速和瞬时扭矩的数学模型。在此基础上我们设计出了基于前段时间的离散观测量求解本段时间电流值的计算机控制方法,并进行了评价改进。
对于问题1,我们根据等效转动惯量的定义,将载荷的平动能量转化为转动时的能量,从而得到等效的转动惯量为52。
对于问题2,通过环形物体的惯量计算公式,我们可以计算得到飞轮的惯量30、60、120。在已知基础惯量的基础上,由排列组合知识我们将三个飞轮组合得到8种不同的机械惯量,分别为10、40、70、100、130、160、190、220。利用问题1中求出的等效惯量的值,结合电动机补偿范围得到补偿的惯量为:12或-18。
对于问题3,根据制动能量与飞轮储存能量的差值等于电动机在驱动过程中做的总功,再结合电动机扭矩和电流的关系,我们建立了制动力矩恒为定值与不恒为定值的两个数学模型。然后利用制动力矩为定值的模型,我们计算出了当初始速度为50,制动5s速度为0时的驱动电流的值。-18时驱动电流为-。
对于问题4,题目中是给出了某种控制方法下的试验数据。首先我们通过Origin拟合分析可知,给出数据中的扭矩是指刹车扭矩。为了弄清具体的控制方法,我们依据能量守恒,得到电机的补充转矩,得到电流的变化规律,为在110A上下波动。在此基础上,我们用能量误差对控制方法进行评价,分别求出路试时和试验台上的刹车消耗的能量,%。
对于问题5,这一问就是问题3的进一步讨论,我们通过能量和功的关系,建立了刹车扭矩和角速度和电机补偿扭矩的关系,接着利用问题4中刹车扭矩的数据对角速度和电机扭矩预测,得到了电机驱动电流的变化曲线,%,并给出了计算机控制的一个系统结构图。
对于问题6,由于问题5中控制系统在系统参数发生变化时,系统响应不稳定,有振荡现象,所以在这里我们建立了基于神经元动态补偿的神经网络自适应控制方法,同样给出控制系统图。
在本文的最后,我们对模型做优缺点评价,并且给出了模型应用和推广。
关键词:制动器;控制方法;能量误差;神经网络自适应控制
一、问题背景
汽车的行车制动器(以下简称制动器)联接在车轮上,它的作用是在行驶时使车辆减速或者停止。制动器的设计是车辆设计中最重要的环节之一,直接影响着人身和车辆的安全。为了检测制动器的综合性能,需要在各种不同情况下进行大量路试。但是,车辆设计阶段无法路试,只能在专门的制动器试验台上对所设计的路试进行模拟试验。模拟试验的原则是试验台上制动器的制动过程与路试车辆上制动器的制动过程尽可能一致。制动器试验台一般由安装了飞轮组的主轴、驱动主轴旋转的电动机、底座、施加制动的辅助装置以及测量和控制系统等组成。被试验的制动器安装在主轴的一端,当制动器工作时会使主轴减速。试验台工作时,电动机拖动主轴和飞轮旋转,达到与设定的车速相当的转速(模拟实验中,可认为主轴的角速度与车轮的角速度始终一致)后电动机断电同时施加制动,当满足设定的结束条件时就称为完成一次制动。
二、问题重述
路试车辆的指定车轮在制动时承受载荷。在模拟时制动时会将载荷对应的能量等效地转化为试验台