文档介绍：精品资料
关于制动器试验台的控制方法的分析
摘要:本论文通过建立机械惯量与电惯量混合模拟的实验模型,首先求得实验时的等效转动惯量,重点讨论了控制电机电流的计算机控制方法,建立了相关的微分方程模型:。
问题一:根据能量守恒,有公式成立。经过化简最终得到。
问题二:利用转动惯量计算公式,依次求得各个飞轮的转动惯量为:30、60和120。根据机械惯量的组合方式,三飞轮和基础惯量可以组合成8种标准的机械惯量。加之题设条件的假设最终确立两种机械惯量组合:40和70,相应电机的补偿惯量为:12和-18。
问题三:根据机械动力学原理,建立微分方程模型,最终推导出电机驱动电流。-。
问题四:题中要求以能量差值来评价控制计算方法的优劣,因此通过利用Excel软件对题目附带数据进行了拟合处理,得到误差。
问题五:利用问题三中建立的模型,考虑到理想情况推出第个时间段的驱动电流为:。并以问题四中数据的转速观测值利用matlab软件进行了计算,得到每个时段的电流控制值,使得电流曲线图与实际情况基本吻合,并反推出每个时段的飞轮的转速值,从转速曲线图可以看出在该电流的控制下是匀减速运动。
问题六:提出一种新的控制电流计算方法——神经网络控制方法。通过推导分析得出该控制方法能够较为精确的控制电机驱动电流,以至达到较好的模拟结果。
关键字:混合模拟计算机控制方法神经网络控制方法
一、问题的背景
目前,我国汽车工业正以前所未有的速度发展,汽车制动器是汽车的主要部件,其性能对行车安全至关重要,因此制动器综合性能测试是汽车质量检测的重要项目,产品的优质、耐用以及使用安全性问题已越来越受到汽车行业的重视,是汽车生产企业必不可少的重要环节。但国内相关行业起步较晚,国际上较为通用的方法是用惯性试验台来模拟制动器总成的制动工况,但设备仍为德、美、日等国的产品,其典型的代表如德国KRAUSS制动试验台、欧盟的A MNASS-TER、美国的S1EJ212,SIEJ2618、日本的JASO404等。为快速提高我、在技术上创新,进一步满足汽车企业准确、快速、有效地对制动器各个综合性能检测的需要,本课题组研制汽车制动器惯性试验系统,目标达到自动化程度高、测试项目全、实时性强、有良好的人机界面、操控方便,满足汽车企业的需要。
汽车制动性能是确保车辆行驶的主、被动安全性和提升车辆行驶动力性决定因素之一。确保汽车保持良好的制动性能是汽车设计制造厂家和用户的重要任务。汽车制动效能、制动抗热衰退性和制动时汽车的方向的稳定性是汽车制动性能最基本的评价指标。制效能是指汽车制动系中用以生产阻碍车辆运动或运动趋势的执行器。汽车制动总成制动性能试验台基本的评价指标有:制动距离、制动减速度、制动协调时间及制动力。开展汽车制动器惯性试验台的研究,对制动器产品的研发、质量控制及整车制动性能的提高都有十分重要的意义。
二、问题的重述
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。制动器直接影响着人身和车辆的安全,必须进行相应的测试。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。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。
路试车辆的指定车轮在制动时承受载荷。将这个载荷在车辆平动时具有的能量(忽略车轮自身转动具有的能量)等效地转化为试验台上飞轮和主轴等机构转动时具有的能量,与此能量相应的转动惯量(以下转动惯量简称为惯量)在本题中称为等效的转动惯量。试验台上的主轴等不可拆卸机构的惯量称为基础惯量。飞轮组由若干个飞轮组成,使用时根据需要选择几个飞轮固定到主轴上,这些飞轮的惯量之和再加上基础惯量称为机械惯量。例如,假设有4个飞轮,其单个惯量分别是:10、20、40、80
,基础惯量为10 ,则可以组成10,20,30,…,160 的16种数值的机械惯量。,就不能精确地用机械惯量模拟试验。这个问题的一种解决方法是:我们把机械惯量设定为40 ,然后在制动过程中,让电动机在一定规律的电流控制下参与工作,补偿由于机械惯量不足而缺少的能量,从而满足模拟试验的原则。
一般假设试验台采用的电动机的驱动电流与其产生的扭矩成正比(