基于汽车制动器试验台的计算机控制研究

作     者：阙晗 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李小文

授予年度：2016年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：制动器试验台 弹性阻尼 闭环控制 直流变压 

摘      要：汽车制动器设计是车辆设计中最重要的环节之一,为了检测制动器的综合性能,需要在各种不同情况下进行大量路试。但是,汽车设计阶段无法路试,只能在专门的制动器试验台上进行模拟试验。以制动器试验台为基础对制动器进行性能测试和指标检验,为汽车厂商和科研人员提供了一种有效的技术手段。传统的汽车制动器试验台利用以大飞轮组为基础的机械惯量来进行模拟试验,本文结合机械惯量模拟的特点,将电动机引入试验台系统,利用电惯量补偿机械惯量的缺失。首先根据试验条件,通过分析试验台的基本组成结构和制动器试验的工作流程,建立基于可观测量,即基于电动机的瞬时转速和瞬时扭矩的电流控制模型,求得理论的电机驱动电流值。针对四种不同的制动器工作方式,建立一阶弹性阻尼滞后模型。利用计算机程序对该模型进行模拟仿真,尽可能的接近真实的汽车制动器工作情况。然后在该模型的基础上,针对一阶弹性阻尼滞后模型抗干扰性和稳定性较差的情况,结合闭环控制理论,建立闭环控制系统模型。通过计算机仿真模拟得到模拟结果,对能量误差进行了分析,验证了该方案的可行性,有效的提高了稳定性和抗干扰性。同时,根据实际制动器的性能要求,模型精度还需进一步提高。最后根据闭环控制系统模型中,模型驱动电流可观测量不连续的特点,利用电磁感应及直流变压原理,对原系统结构进行改进。针对控制装置和电路进行改造,建立基于电磁感应及直流变压的控制模型。通过理论分析和计算,并在原模型的基础上进行仿真模拟,最大程度的降低了原模型的系统误差,将理论误差从5.7%降至2%以内。通过误差分析,有效验证了该模型的有效性和可行性。本文的主要工作和创新点如下：1.传统的制动器试验台通常只模拟制动力恒定情况下制动器的工作过程,本文利用计算机程序针对四种不同的制动器工作方式进行了模拟,使试验台试验更加接近真实的路试;2.针对驱动电流模型的可观测量离散化造成系统误差偏大的特点,本文利用电磁感应及直流变压原理对原模型进行改进,有效地降低了系统误差,提高了试验精度。