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数学建模答辩---制动器试验台的控制方法分析.ppt

发布:2017-04-21约1.58千字共20页下载文档
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制动器试验台的控制方法分析;一、问题分析 1.电惯量补偿机械惯量的方法 控制器在控制系统制动的过程中,制动器的扭转力矩 ,电动机的扭转力矩 ,它们满足的动力学方程: 通过电动机转矩补偿的方法可以实现汽车惯量的电惯量的等效模拟。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。; 2.控制方法与评价 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很难得到。 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,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。 评价控制方法优劣的一个重要数量指标是能量误差的大小。;二、模型的基本假设 根据对模型的分析提出以下假设: 1.飞轮在转动过程中除受制动器和驱动电机产生的扭矩外,不考虑其他任何外力对其产生的扭矩。 2.电动机的驱动电流与其产生的扭矩成正比。 3.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。 4.忽略车轮自身转动具有的能量。 5.认为主轴的角速度与车轮的角速度始终一致。 ;三、模型的建立 ; 2.模型一:基于恒定力矩的数学模型 ;电流控制方法 依据以上模型,设计电流控制方法。这种方法根据前一时间段的瞬时扭矩与理论扭矩的相对大小,决定电机电流的增减值,然后逐段向后递推。 首先根据试验需要模拟的初转速、末转速以及转动惯量计算出扭矩的理论值 。根据 ,可以计算出前一段时间导致扭矩不等于理论值的电流值为: 应使下一段的电流在前一段的基础上变化 。 假如 ,则 ; 假如 ,则 ; 假如 ,则 。 ;3.模型二:基于非恒定力矩的数学模型 假定制动器的阻力距是前一段适用于下一段。 ; 第k-1处飞轮组的动能为: 第k处飞轮组的动能为: 由能量转换关系可得: 从而得到第处的扭矩: 由它得第三段的电流I。按上述方法向下工作,从而循环运行。 该模型是电动机驱动??流依赖于可观测量的数学模型,同时,其本身也是根据前一个时间段的观测值,设计本时间段电流值的计算机控制方法。 ;四、模型的求解 1.问题一的分析与求解 车辆的平动动能: 等效的转动动能: 令 则有: 代入数据得等效的转动惯量为52;2.问题二的分析与求解 ; 由模型一可知: 当 时,得: 负号表示电动机的扭转力矩与制动器产生的扭转力矩方向相反。 当 时,得:; ;5.1模型一中的控制方法与评价 ;5.2模型二中的控制方法与评价;6.1模型一的改进与评价 ;6.2模型二的改进与评价 ;五、模型的评价 ;六、模型的进一步改进 1.基于能量补偿的控制方法 提出一种惯量模拟的能量补偿法,通过控制电动机输出功来补偿待模拟的惯量。 2.模糊整定PID控制算法计算机控制方案 PID调节是最广泛应用的基本控制方式。PID调节易于整定,使用方便;其调节性能指标对于受控对象特性的稍许变化不很灵敏,这就保证了调节的有效性。 模糊自整定PID可克服受环境干扰,线性不好等缺点,可方便的调节PID控制算法中参数,实现模糊自整定PID算法的自适应控制。 ;
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