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机电混合模拟技术的制动器惯性试验台研究与设计

作　者: 陈宇峰
导　师: 宋传学
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 试验台电惯量机电混合制动器
分类号: U467.523
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 64次
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内容摘要

制动器惯性试验是指将汽车制动器总成安装在制动器惯性试验台上,依据试验标准模拟汽车实际制动过程,进行效能试验、热衰退试验、热恢复试验和磨损试验,从而得到制动器摩擦和磨损性能等数据。纯机械式惯性台架所模拟惯量全部来自飞轮,造成飞轮组体积大、重量大、噪声大、飞轮片数多,调整操作复杂。鉴于以上问题,提出一种新型的控制方式,即机电混合模拟惯量。机电混合模拟式制动器惯性试验台制动过程中所消耗的摩擦功应等于飞轮存储能量与电机补偿能量之和。在这个前提下,保证制动初速度、制动距离、制动时间的一致性。这种台架具有模拟范围内惯量连续可调、飞轮片数减少、制造成本降低、操作方便、负载可变的优点。文章对制动器惯性试验台惯量的选取、主要元器件的选型和惯量模拟范围进行了探讨。特别对电模拟惯量的控制方式进行了理论方面的分析和探索。通过对电机控制方式的分析结合惯量试验台自身特点,本文提出了力矩控制法、转速控制法和能量补偿法3种控制方式。速度控制法是控制电机转速与理想试验转速一致,要求电机根据制动器模型和各种测量信号实时改变转速以模拟理想试验系统。这种控制方式实现困难,动态响应差。转矩控制法与速度控制法相比具有系统响应快,能实现系统高速、高精度控制。但电机输出力矩较小或低速时,扭矩控制困难、精度差。针对转矩控制法在惯量模拟方面的不足,文章提出了补偿能量法。与转矩控制法相比,补偿能量法在中、小惯量模拟时效果较好,在大惯量模拟时较易出现补偿失败。在不同惯量与试验条件下,通过合理选择控制方式进行试验来达到最佳的控制效果。本文搭建了电惯量模拟的转矩控制法和补偿能量法仿真模型,通过建模验证了算法的正确性。作者以武汉某制动器摩擦片企业生产的TS102D型制动器惯性试验台设为依托,在总结传统机械式台架设计经验的基础上,进行机电混合模拟台架的开发和设计。根据相关技术协议,确定了试验台架的功能和组成。对关键元器件及机械惯量进行选型和参数匹配。通过电机和机械惯量的配合,验证了惯量模拟范围满足试验要求。增加转速/扭矩切换单元达到同一控制器实现不同的控制方式的目的。对飞轮升速和电惯量控制系统进行了相关设计,利用速度分段给定达到改善电机调速系统动态响应的目的。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 制动器惯性台架惯量模拟技术的研究背景及研究意义  10-14
    1.2.1 惯性模拟试验台的研究背景  10
    1.2.2 小样试验  10-12
    1.2.3 台架试验  12-14
  1.3 惯性模拟试验台的研究意义  14-15
  1.4 惯性模拟试验台的研究现状  15-17
  1.5 本文主要研究内容  17-18
第2章惯量模拟控制算法的研究  18-40
  2.1 纯机械制动器惯性试验台惯量的选取  18-20
  2.2 机电混合模拟惯性试验台元件参数及模拟范围研究  20-27
    2.2.1 飞轮组合及电机  21-24
    2.2.2 电模拟系统模拟范围分析  24-27
  2.3 电模拟惯量控制方法  27-38
    2.3.1 他励直流电机控制系统  27-31
    2.3.2 速度控制法分析  31-34
    2.3.3 转矩控制法分析  34-36
    2.3.4 补偿能量法分析  36-38
  2.4 本章小结  38-40
第3章电惯量模拟系统仿真分析  40-54
  3.1 仿真软件的选择  40-41
  3.2 转矩控制法可行性研究  41-47
    3.2.1 转矩控制法元件选取和模型搭建  41-43
    3.2.2 转矩控制法仿真与分析  43-47
  3.3 补偿能量法可行性研究  47-52
    3.3.1 补偿能量法模型的搭建  47-49
    3.3.2 补偿能量法仿真结果分析  49-52
  3.4 本章小结  52-54
第4章惯性试验台的开发  54-80
  4.1 试验台功能及系统组成  54-64
    4.1.1 试验台功能分析  54-56
    4.1.2 试验台组成  56-62
    4.1.3 试验台惯量模拟范围确定  62-64
  4.2 电器控制系统设计  64-70
    4.2.1 速度控制系统设计  65-68
    4.2.2 惯量模拟控制系统设计  68-70
  4.3 软件设计  70-74
  4.4 制动器惯性试验台制造及标定  74-77
    4.4.1 制动器惯性试验台的制造  74-75
    4.4.2 制动器惯性试验台传感器标定  75-77
  4.5 制动器惯性试验台试验结果  77-79
  4.6 本章小结  79-80
第5章总结与展望  80-82
  5.1 全文总结  80-81
  5.2 研究展望  81-82
参考文献  82-85
致谢  85

机电混合模拟技术的制动器惯性试验台研究与设计

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