制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制方法分析解析.doc

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1、沈陽理工大學(xué)07911班王瑩制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制方法分析摘要本文主要解決了汽車制動(dòng)過程中的一些問題，對(duì)于問題一，由于載荷全部加載在車輪上，可以等效為車輪上質(zhì)量，這樣再根據(jù)慣量定理就能求出等效慣量。關(guān)于問題二，根據(jù)慣量定理就能把飛輪慣量求出來，就能得到一組機(jī)械慣量，再根據(jù)第一題中的結(jié)果和補(bǔ)償慣量的范圍就能得到合適機(jī)械慣量，從而得到合適的機(jī)械慣量。對(duì)于問題三根據(jù)理論力學(xué)中的知識(shí)能得到慣量和扭矩的關(guān)系，制動(dòng)扭矩與電機(jī)扭矩和補(bǔ)償扭矩之間有等式的關(guān)系，再有電流和扭矩有比例關(guān)系（題中給出）就能得到電流和可觀測(cè)量（轉(zhuǎn)速）之間的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于第

2、四問評(píng)價(jià)控制方法優(yōu)劣的一個(gè)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(jì)的路試時(shí)的制動(dòng)器與相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過程中消耗的能量之差。再對(duì)能量誤差的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差進(jìn)行分析就能得出結(jié)論。對(duì)于第五問可以用控制系統(tǒng)模型來進(jìn)行分析，可以應(yīng)用單位負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)，這樣就能得到較高精度的電流值，如果有誤差還可以反饋調(diào)節(jié)，這樣電流就保持在理論值允許的誤差范圍內(nèi)。對(duì)于第六問可以利用電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)代替原來的控制系統(tǒng)，使這個(gè)模型更加穩(wěn)定、完善，相比來說經(jīng)過改進(jìn)后的模型系統(tǒng)協(xié)調(diào)性較好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，系統(tǒng)抗干擾能力增強(qiáng)

3、，另外還可以在應(yīng)用雙閉環(huán)系統(tǒng)的同時(shí)利用神經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)來優(yōu)化。關(guān)鍵詞：汽車制動(dòng)，計(jì)算機(jī)控制方法，閉環(huán)系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20沈陽理工大學(xué)07911班王瑩目錄一、問題的提出2二．問題分析3三、模型假設(shè)4四、符號(hào)說明4五、模型的建立與求解5（一）問題一：5（二）問題二：5（三）問題三：6（四）.問題四．7（五）.電流值的計(jì)算機(jī)控制方法10（六）.模型改進(jìn)111.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)112.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略12六.模型評(píng)價(jià)與改進(jìn)13附錄1420沈陽理工大學(xué)07911班王瑩一、問題的提出汽車的行車制動(dòng)器（以下簡(jiǎn)稱制動(dòng)器）聯(lián)接在車輪上，它的作用是在

4、行駛時(shí)使車輛減速或者停止。制動(dòng)器的設(shè)計(jì)是車輛設(shè)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，必須進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。在道路上測(cè)試實(shí)際車輛制動(dòng)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(dòng)機(jī)的輸出，讓車輛依慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；以恒定的力踏下制動(dòng)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(cè)制動(dòng)減速度等指標(biāo)。假設(shè)路試時(shí)輪胎與地面的摩擦力為無窮大，因此輪胎與地面無滑動(dòng)。為了檢測(cè)制動(dòng)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(jì)階段無法路試，只能在專門的制動(dòng)器試驗(yàn)

5、臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的路試進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)的原則是試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器的制動(dòng)過程與路試車輛上制動(dòng)器的制動(dòng)過程盡可能一致。通常試驗(yàn)臺(tái)僅安裝、試驗(yàn)單輪制動(dòng)器，而不是同時(shí)試驗(yàn)全車所有車輪的制動(dòng)器。制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)一般由安裝了飛輪組的主軸、驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)、底座、施加制動(dòng)的輔助裝置以及測(cè)量和控制系統(tǒng)等組成。被試驗(yàn)的制動(dòng)器安裝在主軸的一端，當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)會(huì)使主軸減速。試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸和飛輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到與設(shè)定的車速相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速(模擬實(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)斷電同時(shí)施加制動(dòng)，當(dāng)滿足設(shè)定的結(jié)束條件時(shí)就稱為完成

6、一次制動(dòng)。路試車輛的指定車輪在制動(dòng)時(shí)承受載荷。將這個(gè)載荷在車輛平動(dòng)時(shí)具有的能量（忽略車輪自身轉(zhuǎn)動(dòng)具有的能量）等效地轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)臺(tái)上飛輪和主軸等機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有的能量，與此能量相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(以下轉(zhuǎn)動(dòng)慣量簡(jiǎn)稱為慣量)在本題中稱為等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。試驗(yàn)臺(tái)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(gè)飛輪組成，使用時(shí)根據(jù)需要選擇幾個(gè)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(gè)飛輪，其單個(gè)慣量分別是：10、20、40、80kg·m2，基礎(chǔ)慣量為10kg·m2，則可以組成10，20，30，…，16

7、0kg·m2的16種數(shù)值的機(jī)械慣量。但對(duì)于等效的轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)。這個(gè)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(dòng)過程中，讓電動(dòng)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(yàn)的原則。一般假設(shè)試驗(yàn)臺(tái)采用的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(yàn)臺(tái)工作時(shí)主軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與瞬時(shí)扭矩是可觀測(cè)的離散量。由于制動(dòng)器性能的復(fù)雜性，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流與時(shí)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(jì)

8、算機(jī)控制方法是：把整個(gè)制動(dòng)時(shí)間離散化為許多小的時(shí)間段，比如10ms為一段，然后根據(jù)前面時(shí)間段觀測(cè)到的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與/或瞬時(shí)扭矩，設(shè)計(jì)出本時(shí)段驅(qū)動(dòng)電流的值，這個(gè)過程逐次進(jìn)行，直至完成制動(dòng)。評(píng)價(jià)控制方法優(yōu)劣的一個(gè)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(jì)的路試時(shí)的制動(dòng)器