数学建模答辩---制动器试验台的控制方法分析.ppt

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。 ;