对标准发动机试验台系统进行动态道路负载测试的控制纠正

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1、2006年SICE-ICASE国际联合会议2006年10月18-21日，韩国釜山国际会展中心对标准发动机试验台系统进行动态道路负载测试的控制秋山孝雄，山崎小林，泽田义正，正胜野村日本东京明电舍公司研发中心（电话：81354871581；电子邮件：akiyama-t@mb.meidensha.co.jp）日本群马县明电舍公司测功机系统厂摘要：我们为动态道路载荷测试开发了一个新的引擎测试平台系统。引擎测试台系统和标准的引擎试验台系统有着相同的的机械系统。我们采用I-PD-like第三阶控制器，一个虚拟的车

2、模和引擎角速度测速仪来实现对测试平台的控制。虽然我们的引擎测试平台系统能够在缺少传动系统或车身的情况下可以实现对引擎的多种测试，可是引擎负载时就好像是被安装在一个真实的车辆中。关键词：引擎测试台，轴转矩控制，虚拟车模1.介绍近年来，缩短整车开发周期或者是通过增加零部件的完整度（例如引擎和变速器）减少车辆测试的需求在自动化工业的发展和研究过程中在不断的增加 【1】为了满足这一需求，就在汽车零部件开发阶段不仅静态测试（在恒定的速度或横转矩的条件下进行测试）而且设备在动态环境中的测试也是非常必要的，就好像每

3、个部分都被安装或运行在一辆行驶中的车辆上。文献【1】报道一个以引擎作为测试单元的动态路载模拟器在动态环境下进行的测试。在文献【1】的报告中提出了一个新动态道路负载模拟器的机械系统配置，这个配置利用一个高刚性轴和一个动态路段负载模拟器把发动机和测功机连接起来，从而获得一个约100赫兹的高级回应来控制轴扭矩。另一方面，传统的低刚度的发动机试验台，也就是那些把离合器和螺旋桨作为机械体统配置的试验台，也要求进行动态测试。在这项研究中，我们实现了一种动态路段负载模拟器，这种模拟器（以下简称为DRLS）可以在传统

4、试车台上进行动态测试。这次开发的模拟器有以下几个特点：·这个机械系统的配置是一个低刚度系统，相当于传统的试车台。·因此，轴转矩的转矩脉动相当于一个真实车辆的转矩脉动。·道路负载模拟器是装有测功机的在路上行驶的真实车辆，它也可评估在试车台上的车辆。·轴转矩控制系统采用一个最小循环。表1展示了DRLS系统的典型控制模式。本文报道了一个能进行测功机道载控制模式的控制系统，该测功机能实现DRLS系统的道路模拟功能（动态测试），并且这一结果已经得到了验证。测功机控制模式角速度轴转矩道路负载发动机控制模式油门○○

5、角速度○行车速度○表1DRLS控制模式1.系统配置图1显示一个完整的典型DRLS结构系统。待测试的发动机通过离合器，手动变速箱，螺旋桨轴，测量发动机负载转矩的轴扭矩测量表与测功机连接在一起。此外，增量编码器安装在测功机上用来测量角速度。离合器始终使用，并且传动齿轮的传动比总是保持在1。实际的离合器和传动装置作为轴的一部分，该轴连接着发动机与测功机。DRLS控制器由一个发动机控制单元和一个测功机控制单元组成。图1显示控制器是在道路负载控制模式中的测功机控制器。通过移动控制器中虚拟车模的传递模式的齿轮位置

6、提供必要的动态测试转换操作。发动机的负载转矩取决于虚拟车模的这些条件（如传动齿轮的传动比和车辆速度），根据虚拟车模来估算负载转矩，且用作轴转矩命令值。然后，轴转矩即可控制在由转矩测量表测出的发动机的实际负载转矩内，遵循轴转矩的命令值。除了轴转矩控制循环和虚拟车模循环外，DRLS控制器由发动机角速度的估计量和发动机的控制循环（车辆速度控制）这几种基本要素组成。图1DRLS配置1.轴转矩控制一般来说，发动机台架系统主要应用在测功机的恒定的角速度，并且测功计中转矩根据负载单元转矩的反馈来控制的。在发动机角速

7、度剧烈的加速和减速时的动态测试需要控制发动机的负载转矩，而不是测功机产生的转矩。因此，我们把轴转矩控制用作DRLS系统测功机的转矩控制。图2是一个DRLS系统机械特性的例子。如以上所述，由于离合器连接着发动机和测功机，DRLS系统有一个共振特性，这个共振归因于离合器的弹簧特性。因此，我们运用有共振抑制作用的控制系统来进行轴转矩控制。如图2所示，在DRLS系统的测功机扭矩命令值的发出和轴转矩检测值之间的相位滞后大概是由于机械系统的特点，这意味着它可以近似为一个二质量机械系统。尽管H控制在许多案例中用作共

8、振抑制控制，我们把一个三阶控制器，类似一个带有共振抑制作用的I-PD应用于DRLS系统，表现在两个方面：一方面，非机械特性的相位特征是可以忽略的，另一方面，二质量系统模型允许取近似。此外，发动机负载扭矩在最后发动机输出是一个扭转力矩，但是转矩测量点被指定在测功机输出的最后。根据机械系统的配置，离合器、变速器、螺旋桨轴的总惯性动量据估算是发动机和飞轮的10%。然后，对易变的扭矩控制（离合器扭矩）和易变的测量转矩（轴转矩测量计上的检测转矩值）的修正控制执行来