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1制动器试验台的控制方法分析摘要汽车制动器的设计直接关系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．测试有路试与模拟实验两种方法．本文研究了模拟实验的相关问题．对前三问我们综合运用理论物理与数学知识建立模型并求得结果．而对后三问我们采用不同的方法建立、完善模型并对模型进行评价取得较好的效果．具体方法与结果如下：问题1，由于载荷在车辆平动时具有的能量等效于试验台上飞轮和主轴等机构转动时具有的能量，根据相关物理知识，建立数学模型，求得等效转动惯量的值为52.0N·m．问题2，利用积分求解出了各个飞轮的转动惯量，加上基本惯量，组合可得所有机械惯量的可能值有10.0kg·m2、40.0kg·m2、70.0kg·m2等八种组合．在电动机补偿范围之内，对问题1中的等效转动惯量进行补偿有两种途径，对40.0kg·m2补偿12.0kg·m2，或对70.0kg·m2补偿-18.0kg·m2．问题3，根据电动机的驱动电流与其产生的扭矩的关系,建立了电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型．以此可求得在问题1和问题2的条件下的驱动电流值为174.83A或-262.24A．问题4，采用数据处理分析和图像拟合分析两种方法对执行结果进行评价，求得路试与模拟实验之间的能量误差40.285810J，及其相对能量误差为5.48%，显然这种控制方法误差相对较大，且控制电流补偿的转动惯量小于理论值．问题5，先建立了角速度的差分模型，通过上一时段角速度的改变量预测下一时段角速度的改变量，从而建立控制电流的预测模型．之后分别对角加速度为定值和角加速度改变量为定值的理想条件下对模型进行评价．进而给出了驱动电流值的计算机控制方法．问题6，分析可知第五问中的控制模型,只能在时间间隔较短的情况下适用.为了使计算机控制方法更加完善,在此基础上采用二次差分模型预测角加速度，并使用误差补偿的方法建立计算机控制电流的预测模型．并采用问题5中的评价方法对此模型进行评价．最后实现驱动电流值的计算机控制．关键词：制动器试验台差分模型误差补偿转动惯量21．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，对人身和车辆的安全有着直接的影响．行车制动器联接在车轮上，其作用是在行驶时使车辆减速或者停止．在投入大批生产之间，为了检验设计的优劣，必须要进行相应的测试．在道路上测试实际车辆制动器性能的过程称为路试．为了检测制动器的综合性能，需要在各种不同的情况下进行大量路试．路试的主要过程是先使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，使车辆停止或减速至某数值以下．但在车辆设计阶段无法路试，只能在专门的制动器试验台上对所设计的路试进行模拟试验．试验台上制动器的制动过程与路试车辆上制动器的制动过程尽可能一致是模拟试验的原则．制动器试验台一般安装了飞轮组的主轴、驱动主轴旋转的电动机、底座、施加制动的辅助装置以及测量和控制系统等．通常试验台仅安装试验单轮制动器，而不是同时试验全车所有车轮的制动器．制动器被安装在主轴的一端，工作时会使主轴减速．试验台上的主轴等不可拆卸机构的惯量称为基础惯量．飞轮组由若干个飞轮组成，使用时根据需要选择几个飞轮固定到主轴上，这些飞轮的惯量之和再加上基础惯量称为机械惯量．为了更好地满足模拟试验的原则．在制动过程中，需要电动机在一定规律的电流控制下参与工作，补偿由于机械惯量不足而缺少的能量．由于制动器性能的复杂性，及制动器试验台模拟的局限性，检验制动器设计的优劣需要解决的问题有很多．现在我们需要解决下面这些问题：（1）已知车辆单个前轮的滚动半径为0．286m，制动时承受的载荷为6230N，求等效的转动惯量．（2）已知飞轮组由3个外直径1m、内直径0.2m的环形钢制飞轮组成，厚度分别为0.0392m、0.0784m、0.1568m，钢材密度为7810kg/m3，基础惯量为10kg·m2，求可以组成的机械惯量．在电动机能补偿的能量相应的惯量的范围[-30,30]kg·m2之内，对于问题1中得到的等效的转动惯量，求需要用电动机补偿的惯量大小．（3）建立电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型．并在问题1和问题2的条件下，假设制动减速度为常数，...