制动器试验台机械惯量电模拟的实现研究

摘要

近几年来我国经济发展迅速，汽车已经作为人们交通出行工具的首要选择，因此对汽车安全性检测非常重要。汽车惯量的精确模拟是汽车进行一切安全性能检测的重要前提。传统模拟惯量的方法是通过在制动器试验台上安装纯机械飞轮组来实现，为了改善传统方法在惯量模拟上存在的自动化程度低，精度误差大等缺点，提高模拟惯量的精度，现提出了一种新模拟惯量的方法—电模拟惯量法。本文基于制动器试验台为背景，对电惯量技术进行算法改进研究。　　本文以转矩控制法为理论根据，详细推导了转矩控制法的原理，给出了其控制结构，对转矩控制法的特点进行理论分析。对于转矩控制法在实际过程中所存在的不能自动补偿阻力的问题，设计了自由停车阻力矩试验，并从能量的角度对试验数据进行处理，根据数据处理得到转速与系统阻力之间的关系，并对系统进行转矩动态补偿。然而，阻力矩在建模过程中也存在一定的误差性，因此也会影响惯量模拟的精度。为了进一步提高模拟惯量的精准性，本文对转矩控制法进行算法改进，提出了一种通过控制系统角加速度的方法来实现电惯量技术，角加速度控制法引入了PID控制器，完成系统闭环控制，可实现系统阻力的自动补偿，并且抗干扰能力较强，因此能够有效提高电惯量模拟精度。文中详细推导了角加速度控制法的控制原理，并绘制相应的控制结构图，理论分析了角加速度控制法在实现电惯量技术的优缺点。　　根据所建立的数学模型，使用Matlab/Simulink仿真软件分别搭建转矩控制法以及角加速度控制法仿真模型，对两种控制算法在相同的试验条件下进行仿真试验，通过仿真试验结果验证算法的正确性。角加速度控制法仿真试验中的PID参数采用试凑法进行调节，在工程实践中将以仿真试验参数为基础，根据实际工程情况进行整定调节。　　本文将角加速度控制法与转矩控制法应用于工程实践平台进行算法效果验证。通过论文中的仿真试验以及工程实践数据表明，相比于转矩控制法，电惯量角加速度控制法能够更有效的提高模拟惯量的精度，在工程实践中，角加速度控制法惯量误差的波动范围能够合理有效地控制在2％F?S内，其具有很高的工程实践价值。

目录

声明

1.绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2电惯量技术的发展与现状

1.3课题主要研究内容

2.混合惯量试验台构架组成

2.1驱动系统

2.2惯量系统

2.3制动系统

2.4本章小结

3.电模拟惯量控制算法研究

3.1制动器台架主轴受力分析

3.2直流电机数学模型

3.3转矩控制法

3.4系统阻力补偿理论分析

3.5角加速度控制法

3.6本章小结

4.电惯量仿真分析

4.1仿真模型构建方法选择

4.2转矩控制法仿真

4.3阻力补偿—转矩控制法试验仿真

4.4角加速度控制法仿真分析

4.5不同控制算法结果分析

4.6本章小结

5.电惯量算法工程实践

5.1上位机显示界面介绍

5.2工程实践验证

5.3本章小结

6.结论与展望

6.1全文总结

6.2论文展望

致谢

参考文献

作者在读研期间的研究成果