制动器的设计和测试是车辆设计中最重要的环节之一,制动器试验台是制动器综合性能的重要测试设备。制动器电模拟系统的实质就是在满足路试产生的制动加速度的条件下,合理匹配电动机功率和系统机械惯量。本文就试验台混合电模拟车辆制动性能的测试进行了分析研究,针对如何控制电动机电流,使电动机和飞轮共同模拟制动器负载的问题,建立了制动过程中电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型,给出了三种合理可行的计算机控制方法,并对题目所给的问题进行了求解。
对于问题一、问题二,我们是根据物理学公式来进行求解的。问题一中,求解得车辆在制动时,半径为0.286m的单个前轮的在承受载荷6230N的情况下等效机械惯量为51.9989 kg ∙ m 2 。问题二中,我们求解出了飞轮组的 3 个飞轮的转动惯量分别为:30kg ∙ m 2 、60kg ∙ m 2 和120 kg ∙ m 2 。结合飞轮组的基础惯量10 kg ∙ m 2 ,我们给出了3个飞轮与基础惯量可以组合成的总机械惯量值及其组合方式。对于问题三,建立了电动机驱动电流依赖于可观测量——制动扭矩的数学模型,根据模型计算得到两种不同机械惯量对应的电动机驱动电流分别是I = 174.825A和I = −262.2375A。然后,我们计算了问题四中给出的控制方法带来的相对能量误差为5.48%,又对制动扭矩和转速的变化曲线进行回归拟合,分析误差的来源,进而对该控制方法给出评价。对于问题五,给出了三种合理可行的计算机控制方法:1)电动机驱动电流依赖于瞬时扭矩的控制方法 2)电动机驱动电流依赖于瞬时转速的控制方法 3)电动机驱动电流依赖于惯量因子的控制方法,并从简洁性、实时性、准确度、逼真度四个方面对控制方法做出了评价。对于问题六,我们针对控制方法 3)实时性欠佳的不足,提出了改进的控制算法。
最后,我们总结了以上各控制方法,并提出了基于 BP 神经网络参数在线整定的 PID 实时控制方法,作为本模型的扩展方向。