数学建模论文-制动器试验台模型与电惯量控制方法的研究

《数学建模论文-制动器试验台模型与电惯量控制方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、制动器试验台模型与电惯量控制方法的研究摘要本文研究了制动器试验台机械惯量电模拟控制方法。利用物理学的刚体动力学理论，给出了制动器试验台工作时所满足的动力学方程模型，结果如下所示：问题1：根据有效转动惯量的定义，利用公式：，得到等效的转动惯量为51.998886。问题2：利用转动惯量的普遍定义式：，考虑飞轮的质量分布性质，计算了厚度为0.0392m、0.0784m、0.1568m的3个分轮各自的转动惯量，分别对应：，，。共有八种组合机械惯量。此外，对于问题1中得到的等效转动惯量，电机补偿有两种：机械惯量为39.9931时,相应的补偿为12.005786；机

2、械惯量为69.9862时，相应的补偿为-17.987314。问题3：利用物理学的刚体运动学理论，建立了电动机驱动电流与可观测量角速度和瞬时扭矩所满足的微分方程：。在问题1和2条件下，计算所给例子的驱动电流有两种可能：=174.8086122;=262.254321。问题4：对问题所给的某测量数据，一种分析方法是将理论瞬时扭矩曲线和实际测量的扭矩曲线进行比较，发现两个图像能较好的吻合；另一方面我们从能量误差分析入手，得到了理论结果和试验数据误差范围在6%之内。从这两方面可以看出该控制较好的模拟了路试情况。问题5：利用问题3给出的数学模型，我们给出了一种电流

3、的计算机控制方法：。此方法控制的电流只依赖于一个参量，故方法较简单、直观，但由于依赖的参数对电机有反馈作用，故控制不准确。问题6：问题5中提出的方法，其不足之处就是没有从计算机控制方法的优劣标准出发。以能量误差作为重要标准，我们提出了控制方法需要满足的两个条件：1）路试时的制动器吸收的能量与制动器试验台制动中吸收的一样；2）路试时的制动器吸收的能量随时间的变化与制动器试验台制动中的情况一样，从而提出了一个比较完善的控制方法：，通过对瞬时扭矩的测量就可以给出下一个时刻电流的大小。关键词：制动器试验台架刚体惯量扭矩计算机控制291问题概述1.1背景汽车已成为

4、方便、快捷的交通运输工具，在人类社会的政治、经济、生活各个领域已占据相当重要的地位,为人类经济的发展和社会的进步做出了巨大的贡献，它已成为人类文明与进步的象征和标志之一。但是，其负面效应交通事故已是世界性的严重社会问题。据有关报道，自从有机动车道路交通事故记录以来，全世界已有3200余万人死于道路交通事故。我国目前的汽车保有量只有世界汽车总量的2％，但是交通事故死亡人数却占到了全世界的15％。在所有的交通事故中，因机动车机械故障的比例占5％左右，而由于制动原因而直接引起的交通事故占总机械故障事故数的60％左右，可见车辆制动系统在车辆的安全方面扮演着至关重

5、要的角色。1.2汽车制动器以及路试方法制动系统[1]是指汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。其作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。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。1.3制动器

6、试验台测试方法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，所以汽车制动器台架试验要真实的反映制动器的实际工作状态，必须对其实际工况进行全面模拟。试验台采用单端机械惯性试验台型式，制动器试验台的机械结构示意图如图1所示。试验台的机械结构大致由制动器总成、惯性飞轮和驱动电机三部分组成，试验台工作步骤如下[2][3]：第一步，将被试制动器通过夹具系统固定在试验台上，同时把制动片(块)固定在尾座滑移系统上；第二步，选择试验项目，并针对试验要求，调节好电机转速、飞轮组惯量、制动管路压力等试验条件；第三步，进行试验，通过传感器采集

7、所需试验数据，并根据试验要求，在试验过程中调整试验条件。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(模拟试验中，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。第四步，所有的试验项目完成后，通过计算机输出试验报表。29驱动电机惯性飞轮制动器总线图1-制动器试验台的机械结构示意图2符号说明及物理量概念的定义2.1符号说明符号物理含义力矩（）电动机产生的拖动力矩（）制动器制动力矩（瞬时力矩）（）转动惯量（）有效转动惯量（）机械转动惯量（）角速度初始角速度时间29力矩做的功角

8、度转速初始转速半径制动时承受的载荷力质量重力加速度()密度()厚度比例系数（）2