制动器试验台的控制方法分析doc-制动器试验台的控制方法分析.doc

制动器试验台的控制方法分析 摘要 本文主要解决了汽车制动过程中的一些问题，对于问题一，由于载荷全部加载在车轮上，可以等效为车轮上质量，这样再根据惯量定理就能求出等效惯量。关于问题二，根据惯量定理就能把飞轮惯量求出来，就能得到一组机械惯量，再根据第一题中的结果和补偿惯量的范围就能得到合适机械惯量，从而得到合适的机械惯量。对于问题三根据理论力学中的知识能得到惯量和扭矩的关系，制动扭矩与电机扭矩和补偿扭矩之间有等式的关系，再有电流和扭矩有比例关系（题中给出）就能得到电流和可观测量（转速）之间的数学模型。对于第四问评价控制方法优劣能量误差的大小，能量误差目录 一、问题的提出 2 二．问题分析 3 三、模型假设 4 四、符号说明 4 五、模型的建立与求解 5 （一）问题一： 5 （二）问题二： 5 （三）问题三： 6 （四）.问题四． 7 （五）. 电流值的计算机控制方法 10 （六）.模型改进 11 1.双闭环直流调速系统 11 2.神经网络控制策略 12 六.模型评价与改进 13 附录 14 一、问题的提出 汽车的行车制动器（以下简称制动器）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。为了检验设计的优劣，必须进行相应的测试。在道路上测试实际车辆制动器的过程称为路试，其方法为：车辆在指定路面上加速到指定的速度；断开发动机的输出，让车辆依惯性继续运动；以恒定的力踏下制动踏板，使车辆完全停止下来或车速降到某数值以下；在这一过程中，检测制动减速度等指标。路试时轮胎与地面的摩擦力为无穷大，因此轮胎与地面无滑动。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进行模拟试验。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通常试验台仅安装、试验单轮制动器，而不是同时试验全车所有车轮的制动器。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，达到设定的车速相当的转速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。 路试车辆指定车轮在制动时承受载荷。将这个载荷在车辆平动时的能量（忽略车轮自身转动的能量）等效地转化为试验台上飞轮等机构转动时的能量，的转动惯量以下转动惯量简称为惯量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 kg·m2，基础惯量为10 kg·m2，可以组成10，20，30，…，160 kg·m2的16种数值的机械惯量。但对于等效的惯量为45.7 kg·m2的情况，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：把机械惯量设定为40 kg·m2，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，。 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（本题中比例系数取为1.5 A/N·m）；且试验台工作时主轴瞬时转速与瞬时扭矩是可观测的离散量。 由于制动器性能的复杂性，电动机驱动电流与时间之间的精确关系是很难得到的。工程实际中常用的计算机控制方法是：把整个制动时间离散化为许多小的时间段，比如10 ms为一段，然后根据前面时间段观测到的瞬时转速与/或瞬时扭矩，设计出段驱动电流的值，这个过程逐次进行，直至完成制动。 控制方法优劣能量误差的大小，能量误差通常不考虑观测误差、随机误差和连续问题离散化所产生的误差。现在： 1. 设车辆单个前轮的滚动半径为0.286 m，制动时承受的载荷为6230 N，求等效的转动惯量 2. 飞轮组由3个外直径1 m、内直径0.2 m的环形钢制飞轮组成，厚度分别为0.0392 m、0.0784 m、0.1568 m，钢材密度为7810 kg/m3，基础惯量为10 kg·m2，问可以组成哪些机械惯量设电动机惯量的范围为 [-30, 30] kg·m2，对于问题1中得到的等效的转动惯量，需要用电动机多大的惯量 3. 建立电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型。在问题1和问题2的条件制动减速度为常数，初始速度为50 km/h，制动5后车速为零，计算驱动电流 4. 对于等效的惯量为48 kg·m2，机械惯量为35 kg·m2，初为514转/分钟，末为257转/分钟，时间步长为10 ms的情况，用某种控制方法试验得到的数据见附表。请对该方法执行的果进行评价 5.