制动器控制台的方法与分析2003

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1、承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的，如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项

2、填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：20004071所属学校（请填写完整的全名）：屮南人学参赛队员（打印并签名）：1.贾止华2.[W3.M指导教师或指导教师组负责人（打印并签名）：张仙屮日期：2009年09月11日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）:编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分O□□□OO备注□□OU全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：A题制动器试验台

3、的控制方法分析【摘要】木文主要目的是找出一个好的控制方法使试验台上的模拟的制动器制动过程与路试吋的尽量相同。对问题一，运用物理学屮有关转动惯量的基本公式J=r2dm,经过将车轮承受的载荷在车辆平动时具有的能量等效转化为实验台上飞轮和主轴等机构转动具有的能量后，就可以求得相应的等效转动惯量，对本问题中的具体数据进行转化计算后得到等效转动惯量为丿=52炯・莎。对问题二，主要是涉及圆环的转动惯量的计算，我们通过运用公式J=r2dm,可解得得圆环转动惯量公式：丿=加(弘*仙)。计算出3个飞轮的转动惯量分别

4、为2丿］=30焰加2,厶=60焰•加2,,3=120蚣•加2。根据基础惯量为10焰・加2,则可组成10kg・m2,40kg•m2,10kg-m2,100Ag-m2,130kgm2,160kg•nr,190kg•nr,220kg•nr这8种机械惯量组合。再根据等效转动惯量丿二机械惯量厶+补偿惯量厶，得电动机应补偿的惯量为2kgm2或-1Rkg•m2o对问题三，建立了驱动电流依赖于可观测量(瞬时转速和瞬时扭矩)的模型。根据刚体的转动定律：合外力矩“=转动惯量丿x角加速度0。本问题中，合外力矩川=制动扭矩

5、M-驱动扭矩即可求得驱动电流的公式/(0=1.5M(/)-人警i］。运用公式：/=1.5厶巴二比，本问求解的驱动电流为175A。tr对问题四，主要是对题目中的控制方法进行评价，由题意可知即计算制动器在路试时消耗的能量与在试验台上消耗的能量Z差。在对具体的数据进行计算时，我们将车辆在路试时的整个制动过程视为一个匀减速过程，再采用按时间段逐段计算能量差的方法，即可计算出各个时间段内的能量差A£(E)-AE'(£),具体数据参见附录四。然后计算岀各阶段能量差绝对值之和为AE=5126.2/,最后求出得相对偏

6、差7=—>400^9.；,此结果反映出该控制方法的准确性度不高。我们分析了此种控E。制方法不够精确原因可能是：固有误差，调试出标准驱动电流所需时间较长，对驱动扭矩的控制不是很理想共同引起的。对问题五和问题六，是对控制系统的设计，将整个制动过程离散化，在每一时间段内，根据观测到的瞬时角速度e(i)与瞬时制动力矩M(z),设计出电动机扭矩陆⑴来控制每个时间段内制动台系统消耗能量与路试理论消耗能量之差，即使试验台上的制动过程与路试相近。我们将控制变量由电动机补偿扭矩Me(/)转化成吋段末角速度e(i+l),

7、将控制的目标转化为让角速度变化曲线模拟理想角速度中量曲线，也就是0误差曲线。对于控制方法即我们用上题所给的M(i)数据在两种条件下进行验证，其相对误差“=2.9%,相互比较我们知道该控制方法是有效的，且其鲁棒性良好，但模拟的精度还取决于电动机补偿力矩的范围大小，其范围越大模拟精度就越高。关键字：刚体转动定律相对偏差曲线模拟比例控制§1问题重述汽车制动器的设计是车辆设计中最重要的环节之一，直接影响着人身和车辆的安全。为了检验设计的优劣，必须进行相应的测试，测试包括路试和试验台模拟试验。路试就是指在道路上

8、测试实际车辆制动器的过程。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。假设路试时轮胎与地面的摩擦力为无穷大，因此轮胎与地面无滑动。试验台模拟试验的原则是使试验台上与路试车辆时制动器的制动过程尽可能一致。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后电动机断电同时施加制动，当满足设定的结束条件时就