- 在线时间
- 241 小时
- 最后登录
- 2020-4-29
- 注册时间
- 2004-4-27
- 听众数
- 18
- 收听数
- 0
- 能力
- 4 分
- 体力
- 15655 点
- 威望
- -5 点
- 阅读权限
- 100
- 积分
- 4983
- 相册
- 9
- 日志
- 72
- 记录
- 25
- 帖子
- 339
- 主题
- 930
- 精华
- 1
- 分享
- 11
- 好友
- 265
升级   99.43% TA的每日心情 | 擦汗 2016-1-30 03:42 |
|---|
签到天数: 1 天 [LV.1]初来乍到
 群组: 数学建模 群组: 趣味数学 群组: C 语言讨论组 群组: Matlab讨论组 群组: 2011年第一期数学建模 |
9 l9 r" l6 o4 n d2 N4 x
考虑到维护公平比赛的原则,这次对题目的评论在比赛过后才发出来。照例,仅代表个人观点,与组委会官方观点或标准无涉。欢迎大家讨论和指正。
_$ U5 T7 y9 d* n+ V' U" a* v& e# S. Y0 Y+ n& b) q# u" q
+ b3 _( n M) }. x* X. K" s, y# ] A题是典型的工控问题,而且并不复杂。制动器的测试无非是两种方法,试验台和路试。路试当然是最可信的试验方法,但是成本太高。试验台则是希望把路试的情况尽量真实地搬到实验室里,使试验成本降低。由于要尽量真实地反映路试情况,所以试验台的主轴转速要和真实车辆的车轴转速尽量相同,而角加速度等物理量也要尽量一致才行。至于飞轮应该具有多大的转动惯量才能模拟具有一定重量(也就是本题里所说的载荷)的车在刹车时的行为,这是较简单的物理问题,用相应的公式计算即可。
5 {0 w0 ?5 H w/ ?
2 m% T+ J+ D c" B1 n( v1 f! l本题的关键是第三问。当飞轮的转动惯量不够大的时候,使用电动机给整个转子输入扭矩,能模仿出较大惯量的感觉。这就有如:令一个人推一个重10kg的物体并加速到某个速度,但是我现在手里没有10kg重的物体,只有一个5kg的物体。那么可以在反向施以合适的阻力,让这个人的感受和推一个10kg的物体一样(准确地说就是加速度一样)。问这个阻力应该是多大?这是很简单的问题,显然,阻力只要和推力满足一个简单的比例关系即可。当然“推力”(在本题里就是制动力矩)不知道。不过瞬时速度和总力矩都是可测量的,通过计算加速度,可以推算出制动力矩,或者直接测量总力矩,减掉电动机的驱动力矩,就是制动力矩了。我相信从原理上不再会包含什么更深层次的难题,真正控制的时候当然还有许多技术问题。有许多同学使用补充能量等角度来进行计算,但在我看来,从力矩的角度处理最简单干净,对模仿效果是否“像真”也容易判断。引入更加“深层”的物理量或者更加复杂的方法(例如有人试图预测总刹车时间),不见得对解决问题有什么帮助。老练凶狠的感觉不足,恐有花拳绣腿之疑。2 f t" S5 g e
5 l6 j' {2 U* d, Q! o1 G1 d
" O* f( {3 B) B9 G) a; X
这里有两个技术问题最明显:# z0 R8 k* q( @5 [
% e# {8 Y2 P& g7 k7 y0 l* t' N; u4 {3 p F0 [3 i% o# Z% }: K
1.误差控制。本来连续的过程被离散化就会带来误差,而且测量本身也会带来误差。而一个不真实的测量值(例如误以为制动力矩偏低,事实并不低)会导致驱动力矩降低,进而导致制动力矩的效应(即角加速度)更大。所以误差的影响应当加以研究。这里大概还蕴含着一个超调的可能:如果为了补偿刚才的效应,突然增加驱动力矩,又会导致角加速度降低,由于测量、调整电流等动作都是有延时的,所以过高和过低的调整可能引起振荡。在题目给的数据里,振荡的幅度就在慢慢增加──或许有发散的风险。5 ? ]& A' q7 a; {
/ A5 F9 C5 E5 a) }/ o3 M
2 M7 \# @$ s8 J2.预估。我们必须使用前一个时段的测量值来进行这个时段的控制。何况计算、调整电流等动作还需要时间。所以电动机驱动力矩的变化总要滞后一些时间。尽量减弱这种时滞效应,就要预估提前量。当然预估的方法不一定好用,估不准的话甚至可能诱发(或加重)振荡,总之这里是个不好圆满解决的问题。不过考虑到在踩刹车踏板时,力是基本不变的,所以在刹车力矩稳定以后,类似线性的预估大概是可行的方法(或许还应当借助前若干时段的值做一些平均)。当然更深层还可以考虑刹车片磨损、温度等问题,但这牵涉过分复杂的因素,不推荐进行明确的定量分析。有关时滞和振荡的控制,在2008年数学中国杯网络挑战赛的A题中曾专门涉及。专业工控知识若有不足,设计的方法可以简单朴素,但要有效。
, w4 y& b* C, C: P2 X5 X; E) x }4 r5 C) X( E! R* c7 l
% W% F( i, g0 c$ Y9 b本问题可以考虑进行模拟以说明效果。simulink可以给出较好的结果,直接编程应当也不算困难。
% H( }* R$ Q% ?" a. x |
zan
-
总评分: 体力 + 1
查看全部评分
|