制动器试验台的控制方法分析报告资料.doc

PAGE PAGE 5 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \r 1 \h \* MERGEFORMAT SEQ MTChap \r 1 \h \* MERGEFORMAT 制动器试验台的控制方法分析 摘要 对于问题(1),利用平动能量等于转动能量得到,给出车轮的等效转动惯量为; 对于问题(2),利用圆筒转动惯,得这3个飞轮的转动惯量分别为30,60.00,120.00,考虑基础转动惯量,可得到飞轮组的8种机械惯量在电动机能量补偿的范围[-30,30] 内,对于问题(1)中得到的等效转动惯量,需要用电动机补偿的惯量为+12和-18; 对于问题(3),利用能量守恒和角动量守恒，建立起驱动电流依赖可观测量主轴的瞬时扭矩与瞬时转速的数学模型或　　　,问题(1)和(2)在该模型下,假设制动减速度为常数,初速度为5km/h,制动5.0s后车速为零时,驱动电流值为或; 对于问题(4),评价控制方法优劣的重要指标是看能量误差大小,通常认为误差在以内是合理的.路试时制动器所做的功: ,得到,即得到试验制动器消耗地功,得到能量误差,则说明该种控制方法还不成熟.此外我们还对问题(４)用控制时间与理论实践的误差进行评价. 对于问题(5),由第(3)问导出 不妨将时间ｔ进行n等分,计算每相邻时间内电动力矩产生的能量差,令该能量差等于下一时刻电动力矩应补偿的能量,从而导出电流根据可知量进行控制的方法,并将能量误差与问题四相比较,可知该控制方法优于问题(４)所给方法. 对于问题(６),把问题(５)中的电流的表达式进行优化,从而得到电流值另外一种控制方法. 关键字:　　 转动惯量　扭矩　能量守恒　角动量守恒　能量误差 1.问题的重述 制动器是保证车辆安全行驶的重要装置.为了检测汽车制动器的综合性能,需要在多种不同情况下进行路试.然而在车辆设计阶段只能在专门的制动器试验台上对设计的制动器进行模拟”路试”实验.其基本原则是利用惯性飞轮来模拟车辆的惯性.根据题中告知的模拟测试原则: 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.通过等效的模拟方法,将路试车辆的制定车轮在制动时承受的载荷具有的能量等效的转化为实验台上飞轮和主轴等机构转动时具有的能量,近似实现对制动器的检测.由于制动器性能的复杂性,很难得到电动机驱动电流与时间的关系.在实际工程中常用的计算控制方法是;将整个制动时间离散化为许多的时间段, ，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，设计出本时段驱动电流的值，这个过程逐次进行，直至完成制动. 评价某一控制方法优劣的一个重要数量指标是判断测试系统能量误差的大小，本题中的能量误差是指所设计的路试时的制动器与相对应的实验台上制动器在制动过程中消耗的能量之差. 现在要解决的问题是: 1、设车辆单个前轮的滚动半径为0.286m,制动时承受的载荷为6230N,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,问可以组成那些机械惯量？设电动机能补偿的能量相应的惯量的范围为 [-30, 30] kg·m2，对于问题1中得到的等效的转动惯量，需要用电动机补偿多大的惯量 3、建立电动机驱动电流依赖于客观测量的数学模型. 在问题1和问题2的条件下,假设制动减速度为常数,初始速度为50km/h,制动5.0秒后车速为零,计算驱动电流. 4、对于所设计的路试等效的制动惯量为,机械惯量为,主轴初转速为514转/分钟,末速度为257转/分钟,时间步长为10ms的情况,用某种控制方法实验得到的数据见附表.请对该方法执行的结果进行评.. 5、按照第3问导出的数学模型,给出根据前一个时间段观测到的瞬时转速与/或瞬时扭矩,设计本时间段电流值的计算机控制方法,并对该方法进行评价. 6、第5问给出的控制方法是否有不足之处?如果有,请重新设计一个尽量完善的计算机控制方案,并作评价. 2问题的分析 在制动器试验台上对所设计的路试进行模拟测试实验,如下图所示: (上图参考合肥学院 中,轻卡制动器惯性试验台的设计,文章编号1001-2265(2008)04-0075-04) 2.1 问题(2)的分析 将车辆平动时承受的载荷具有的能量等效地转化为实验台上飞轮和主轴等机构转动时具有的能量,利用此关系的得到3个飞轮的转动惯量,加上基础惯量,进而求出8种机械惯量,在电动机能量补偿的范围[-30,30] 之内,对于问题(1)中得到的等效转动惯量,求得需要用电