吉林化工学院优秀论文–2.doc

A题 制动器试验台的控制方法分析 摘 要 本文从惯性负载的制动特性入手，分析了模拟惯性负载的方法，通过利用飞轮以及可调速直流电机来模拟的思想，在遵循模拟实验原则的基础上，建立了试验台在飞轮惯性模拟模式运行下的数学模型。整个控制系统的核心是通过对电流的模拟控制来实现，包括电流的改变所引起的扭矩、转速的改变。 对问题一：在制动器的模拟测量系统中，对所模拟初惯性制动器工作制动试验数据进行分析，建立了微分方程，通过编程计算分析了制动力矩的变化情况，并计算出等效的转动惯量为； 对问题二：由相关的物理公式及等式，分别计算出8个相应的机械惯量，并且符合题意的两个相应的补偿惯量为, ，为控制系统的后续实现奠定了物理方面的理论基础； 对问题三：本题通过对的分析在不违反模拟试验原则的基础上使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从而得出、； 对问题四：通过对所给数据的分析，将其机械能求相对误差解得。 对问题五：由公式3导出的数学模型分析建立出本时间段电流跟前一时间段电流的关系，从而设计出本时间段电流的计算机控制方法，其数学模型为和 对问题六：在第五问的基础上，我们对此模型进行改进，我们所采用的改进放法是，根据第四问所给的初转速及末转速，重新求出一组转速的值，而转速的值又可以根据得到，通过拟合的方法很容易求到这个值，由时间可以求出相应的，通过对取不同的平均值，可以得到驱动电流，以及转动角速度与时间的关系，通过上述关系，对比第四问的设计结果，这种方法的误差要小于第四种方法。 通过本文的理论分析在一定程度上解决了汽车惯性制动器试验台的惯性负载模拟问题，对汽车路试制动器单轮制动器机械惯量模拟一 问题重述 汽车的行车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。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。假设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摩擦。为了检测制动器的综合性能[1]，需要在各种不同情况下进行大量路试。但是由于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。从而达到模拟结果能够更加真实的反映出路试的结果。 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。 1. 设车辆单个前轮的滚动半径为0.286，制动时承受的载荷为6230 N，求等效的转动惯量。 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的条件下，假设制动减速度为常数，初始速度为50 ，制动5.0秒后车速为零，计算驱动电流。 4. 对于与所设计的路试等效的转动惯量为48，机械惯量为35，主轴初转速为514转/分钟，末转速为257转/分钟，时间步长为10的情况，用某种控制方法试验得到的数据见附表。请对该方法执行的结果进行评价。 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[2]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法，并作评价。 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的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[3]，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