制動器試驗臺的制動方法分析

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1、摘要我們針對洗車制動系統(tǒng)在控制臺上的模擬試驗原理與具體的實(shí)驗數(shù)據(jù)，通過科學(xué)的物理分析將高速行馳到制動過程中的機(jī)械慣量等效轉(zhuǎn)化到制動臺的飛輪的機(jī)械慣量并建立了達(dá)到具有一定慣量所需的驅(qū)動電流之間的數(shù)學(xué)模型。最后用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的方法對模型作出評價和優(yōu)化。關(guān)鍵詞制動試驗；混合電模擬；PID控制方法；模糊控制方法　　　30AbstractWestadythecarbakesystemonthecontrolplatforminlaboratory.Byanalyzingtheexperimentalprincipalanddata,const

2、ructedamodelforequallytranftheuomentofacartotherolationmomentofflywheelsoftheexperimentalplatformthroughthesupportofelectricmotor.Atlast,weapplythenearalnetandFuzzyControlevaluatethismodel.KeywordsBrakeTest;HybridElectricAnalog;PIDControlMethod;FuzzyControl30制動器試驗臺的制動方法分析

3、AnalysisonControlMethodsofBrakeTester1.引言汽車的行車制動器（以下簡稱制動器）聯(lián)接在車輪上，它的作用是在行駛時使車輛減速或者停止。制動器的設(shè)計是車輛設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，直接影響著人身和車輛的安全。為了檢驗設(shè)計的優(yōu)劣，必須進(jìn)行相應(yīng)的測試。在道路上測試實(shí)際車輛制動器的過程稱為路試，其方法為：車輛在指定路面上加速到指定的速度；斷開發(fā)動機(jī)的輸出，讓車輛依慣性繼續(xù)運(yùn)動；以恒定的力踏下制動踏板，使車輛完全停止下來或車速降到某數(shù)值以下；在這一過程中，檢測制動減速度等指標(biāo)。假設(shè)路試時輪胎與地面的摩擦力為無窮大，因

4、此輪胎與地面無滑動。為了檢測制動器的綜合性能，需要在各種不同情況下進(jìn)行大量路試。但是，車輛設(shè)計階段無法路試，只能在專門的制動器試驗臺上對所設(shè)計的路試進(jìn)行模擬試驗。模擬試驗的原則是試驗臺上制動器的制動過程與路試車輛上制動器的制動過程盡可能一致。通常試驗臺僅安裝、試驗單輪制動器，而不是同時試驗全車所有車輪的制動器。制動器試驗臺一般由安裝了飛輪組的主軸、驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)、底座、施加制動的輔助裝置以及測量和控制系統(tǒng)等組成。被試驗的制動器安裝在主軸的一端，當(dāng)制動器工作時會使主軸減速。試驗臺工作時，電動機(jī)拖動主軸和飛輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到與設(shè)定的車速相當(dāng)?shù)?/p>

5、轉(zhuǎn)速(模擬實(shí)驗中，可認(rèn)為主軸的角速度與車輪的角速度始終一致)后電動機(jī)斷電同時施加制動，當(dāng)滿足設(shè)定的結(jié)束條件時就稱為完成一次制動。路試車輛的指定車輪在制動時承受載荷。將這個載荷在車輛平動時具有的能量（忽略車輪自身轉(zhuǎn)動具有的能量）等效地轉(zhuǎn)化為試驗臺上飛輪和主軸等機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時具有的能量，與此能量相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量(以下轉(zhuǎn)動慣量簡稱為慣量)在本題中稱為等效的轉(zhuǎn)動慣量。試驗臺上的主軸等不可拆卸機(jī)構(gòu)的慣量稱為基礎(chǔ)慣量。飛輪組由若干個飛輪組成，使用時根據(jù)需要選擇幾個飛輪固定到主軸上，這些飛輪的慣量之和再加上基礎(chǔ)慣量稱為機(jī)械慣量。例如，假設(shè)有4個飛輪，其單個慣

6、量分別是：10、20、40、80kg·m2，基礎(chǔ)慣量為10kg·m2，則可以組成10，20，30，…，160kg·m2的16種數(shù)值的機(jī)械慣量。但對于等效的轉(zhuǎn)動慣量為45.7kg·m2的情況，就不能精確地用機(jī)械慣量模擬試驗。這個問題的一種解決方法是：把機(jī)械慣量設(shè)定為40kg·m2，然后在制動過程中，讓電動機(jī)在一定規(guī)律的電流控制下參與工作，補(bǔ)償由于機(jī)械慣量不足而缺少的能量，從而滿足模擬試驗的原則。30一般假設(shè)試驗臺采用的電動機(jī)的驅(qū)動電流與其產(chǎn)生的扭矩成正比（本題中比例系數(shù)取為1.5A/N·m）；且試驗臺工作時主軸的瞬時轉(zhuǎn)速與瞬時扭矩是可觀測的

7、離散量。由于制動器性能的復(fù)雜性，電動機(jī)驅(qū)動電流與時間之間的精確關(guān)系是很難得到的。工程實(shí)際中常用的計算機(jī)控制方法是：把整個制動時間離散化為許多小的時間段，比如10ms為一段，然后根據(jù)前面時間段觀測到的瞬時轉(zhuǎn)速與/或瞬時扭矩，設(shè)計出本時段驅(qū)動電流的值，這個過程逐次進(jìn)行，直至完成制動。評價控制方法優(yōu)劣的一個重要數(shù)量指標(biāo)是能量誤差的大小，本題中的能量誤差是指所設(shè)計的路試時的制動器與相對應(yīng)的實(shí)驗臺上制動器在制動過程中消耗的能量之差。通常不考慮觀測誤差、隨機(jī)誤差和連續(xù)問題離散化所產(chǎn)生的誤差。下圖是盤式制動器的結(jié)構(gòu)圖：（圖一）1.設(shè)車輛單個前輪的滾動半

8、徑為0.286m，制動時承受的載荷為6230N，求等效的轉(zhuǎn)動慣量。2.飛輪組由3個外直徑1m、內(nèi)直徑0.2m的環(huán)形鋼制飛輪組成，厚度分別為0.0392m、0.0784m、0.1568m，鋼材密