基于快速气动伺服的汽车惯性式制动器试验系统应用研究

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1、重庆大学硕士论文中文摘要摘要制动器性能的优良直接关系到汽车安全运行。汽车惯性式制动器试验系统通过模拟汽车的制动过程，以台架试验的方式来测试制动器总成的各项性能，要求实现恒气压、恒油压、恒力矩、恒减速度自动控制。该系统采用快速气动伺服推动液压缸的传动方式，是一个典型的强非线性、时变、时滞的复杂系统，传统的单闭环PID控制只能控制气压和油压，无法实现力矩和减速度的快速控制。因此，研究汽车惯性式制动器试验系统的恒力矩、恒减速度自动控制具有重要的现实意义和学术价值。本文在建立汽车惯性式制动器试验系统的数学模型的基础上，利用仿真软件MATLAB／SIMUL

2、INK构造了系统的仿真平台：分析了双闭环控制、PID控制和模糊控制三种控制技术的特点和模糊PI控制器的几种结构；鉴于常规单闭环PID控制力矩和减速度的不足，结合几种控制技术的优点，提出了恒力矩和恒减速度控制的双闭环模糊PI控制方案，并在仿真平台上进行了仿真验证；设计了控制系统的总体结构和基于组态软件WinCC的监控系统人机界面。双闭环控制技术采用内外环控制，外环是一个定值控制系统，内环为一个随动系统。这种双闭环结构使其具有比常规单闭环控制系统更良好的动态性能，提高了系统的工作频率，大大增强了系统的抗干扰能力。模糊控制技术本质属于非线性控制，它在处

3、理复杂的、非线性、时滞、难以用精确数学模型描述的对象控制中表现出优越的性能，并且具有快速性、鲁棒性好的特点。但模糊控制的控制精度不高，可以引入积分环节用以提高其静态性能。本文将双闭环控制技术与模糊控制技术结合起来，设计出一种双闭环模糊PI控制方案，即制动主缸驱动力内环采用常规PI控制，力矩或减速度外环采用模糊PI控制。仿真研究中，系统内环均采用PI控制，外环分别采用PI控制，模糊控制，模糊PI控制，通过这三种控制方式在阶跃输入，不同输入幅值、系统结构参数变化，抗干扰能力四种情况下的性能比较，证明双闭环模糊PI控制能实现力矩和减速度的快速控制，适应

4、性好，并保持良好的控制精度和鲁棒性。考虑到汽车惯性式制动器试验系统的特点，控制系统的设计采用了基于PROFIBUS—DP现场总线的分布式网络技术，其中监控级采用WinCC组态的工控机，控制级采用西门子s7．400系列PLC，现场级采用ET200远程I／O模块。关键词：惯性式制动器试验系统，双闭环，模糊PI，快速控制，气动伺服重庆大学硕士论文英文摘要ABSTRACTThebrake’Sgoodperformanceisdirectlyrelatedtothesafeoperationofautomobile．Theautomobileinertia

5、-brake-test-systemisusedtotestvariousperformanceofthebrakebyassemblybed—testthroughsimulatingthebrakeprocessofautomobile，whichrequiresachievingconstantairpressure,constantoilpressure,constanttorqueandconstantdecelerationautomaticcontr01．Thesystemadoptsthedrivingtypethatfastpn

6、eumaticSeTVOdriveshydrauliccylinder,whichisatypicalelectro-pneumatic-hydraulic，strongnonlinear,time-laggingandvarying,complicatedsystem．Usingtraditionalsingleclosed-loopPID，onlyairandoilpressureCallbecontrolled．ItCan’tachievefastcontroloftorqueanddeceleration．Therefore，itisof

7、practicalsignificanceandacademicvaluetoperformresearchontheconstanttorqueanddecelerationautomaticcontroloftheautomobileinertia-brake-test-system．Basedonbuildingthemodeloftheautomobileinertia-brake-test—system，thispaperconstructsasimulationplatformofthesystembythesimulationsoR

8、wareofMATLAB／SIMULINK；Analysesthecharacteristicsofdoubleclosed-loopc