验设计的优劣验测制动器的综合性能，我们必须要进行大量的相应测试。在道路上测试实际车辆制动器的过程称为路试。但是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，那么关于开展制动器实验台控制能力的研究使其能更好的模拟制动器和环境条件，更真实地反映制动器性能，对制动器产品的开发质量控制以及整车的制动性的提高都有十分重要的意义。问题重述车辆在设计阶段无法路试，因此只能在专门的制动器试验台上对所设计的制动器进行模拟试验。模拟实验中，被试验的制动器安装在主轴的端。当试验台工作时，电动机拖动主轴和飞轮旋转，达到与设定的车速相当的转速模拟实验中，可认为主轴的角速度与车轮的角速度始终致后电动机断电同时制动器开始工作，它会使主轴减速。当满足设定的结束条件时就称为完成次制动。由于模拟试验的原则是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致，我们将路试车辆指定车轮在制动时承受的载荷在车辆平动时所具有的能量忽略车轮自身转动具有的能量等效地转化为试验台上飞轮和主轴等机构转动时具有的能量，与此能量相应的转动惯量以下转动惯量简称为惯量在本题中称为等效的转动惯量。试验台上的主轴等不可拆卸机构的惯量称为基础惯量。若干固定在主轴上的飞轮组惯量之和再加上基础惯量称为机械惯量。当等效的转动惯量不能精确地用机械惯量模拟试验时，我们的种解决方案是把机械惯量设定为个临近的机械惯量值，然后在制动过程中，让电动机在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，从而满足模拟试验的原则。般假设试验台采用的电动机的驱动电流与其产生的扭矩成正比本题中比例系数取为且试验台工作时主轴的瞬时转速与瞬时扭矩是可观测的离散量。由于制动器性能的复杂性，电动机驱动电流与时间之间的精确关系是很难得到的。工程实际中常用的计算机控制方法是把整个制动时间离散化为许多小的时间段，比如为段，然后根据前面时间段观测到的瞬时转速与或瞬时扭矩，设计出本时段驱动电流的值，这个过程逐次进行，直至完成制动。我们在分析制动试验台的控制方法时分析如下问题设车辆单个前轮的滚动半径为，制动时承受的载荷为，求等效的转动惯量飞轮组由个外直径内直径的环形钢制飞轮组成，厚度分别为，钢材密度为，基础惯量为，问可以组成哪些机械惯量设电动机能补偿的能量相应的惯量的范围为，对于问题中得到的等效转动惯量，求电机的补偿惯量建立电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型。在问题和的条件下，假设制动减速度为常数，初始速度为，制动秒后车速为零，计算驱动电流对于与所设计的路试等效的转动惯量为，机械惯量为，主轴初转速为转分钟，末转速为转分钟，时间步长为的情况，用种控制方法试验得到的数据见附表。请对该方法执行的结果进行评价按照第问导出的数学模型，给出根据前个时间段观测到的瞬时转速与或比，且比例系数，所以驱动电流为驱动当驱动扭矩驱动是关于时间的函数时，式为第类积分方程，其解驱动般情况下无法精确给出，但可以联立两式针对实际情况，通过测定制动力矩制动初始时刻转速末时刻转速这些可观测量以及些初始条件来求得驱动电流。模型的求解如果制动减速度为常数，那么电动机的驱动扭矩为个与时间无关的常量，可以将式的驱动提到积分符号外边，所以驱动电流驱动制动等效式为在匀变速条件下，电动机驱动电流与制动扭矩转速等些可观测量的关系式。在问题和问题二的条件下，假设制动减速度为常数，初始速度为,制动秒后车速为零。所以由得制动力矩等效制动，由上述条件可以计算出制动力矩制动。由问题二可知电动机需要补偿的惯量为或，代入式,通过计算得出驱动电流或其中负号表示该电流时让电动机反转。问题四评价控制方法优劣的个重要数量指标是能量误差的大小，本题中的能量误差是指所设计的路试时的制动器与相对应的实验台上制动器在制动过程中消耗的能量之差。通常不考虑观测误差随机误差和连续问题离散化所产生的误差。对原问题所提供的数据表进行分析，该控制方法采用时间步长为，对电动机驱动电流进行控制。制动扭矩所做的功为制动制动制动对于每个时间步长里，认为制动扭矩驱动扭矩是不变的，转速也是不变的，然后对积分进行近似计算,得制动扭矩所做功可以采用式子制动制动通过编程求解附录程序二可以得出在这秒里制动扭矩所做功大约为焦耳，与此同时，系统能量的变化量系统等效，代入数值可以得到系统能量的变化量为焦耳。故采用该控制方法的相对误差为，由此可以知道该控制方法是可行，而且所造成的相对误差也较小。制动扭矩与转速随时间的变化关系如下图图所示，从图中可以看出转速基本上呈现匀减速的变化趋势，而制动扭矩大约在前秒以内骤增，随后在确定的值附近震荡，这说明该惯量补偿的计算机控制方法的效果较好。图图问题五根据问题三导出的数学模型的式制动驱动等效驱动因为当驱动扭矩驱动是关于时间的函数时，我们将时间分割为离散的比较小的区间，则在这个小时间段内，制动过程可近似看做是恒力矩制动，那么对于每个离散的时间区间来说下面的等式成立驱动制动等效通过计算可得，驱动制动等效在给出了最初的转速，制动扭矩，转动惯量，机械惯量等信息后，我们利用计算机模拟，将制动过程的时间离散化为段的时间段，然后分别计算出每个时间段的驱动加速度，从而计算出下时间段的角速度，以此类推，得到类似于题目中所示的表格数据，再运用问题四中的评价方法采用式子制动制动，得到制动扭矩所做的功见附录程序三与此同时，系统能量的变化量系统等效，最后得出该控制方法的相对误差为，驱动电流的控制方法如附录表所示，以下表为前个时刻的驱动电流控制值表前个时刻的驱动电流控制值时刻电流时刻电流时刻电流问题六问题五所提出的计算机控制方法所得到的能量相对误差为，大于问题四中所计算出的相对误差，这是因为在采用时间离散化的过程中，对于在每个小时间段内的制动过程都近似看做是恒力矩制动，所以问题五所提出控制方法不是特别理想。对此可以采用模糊自整定算法，控制具有结构简单，稳定性能好，可靠性高等优点，但是在制动器试验台电惯量模拟应用中，被控过程机理复杂，具有非线性时变不确定性和纯滞后等特点。在噪声负载扰动等因素的影响下,过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。模糊自适应控制,不仅参数的整定不依赖于数学模型,并且参数能够在线调整,以满足实时调整电机转速控制的要求。六模型的检验本模型中对于问题五，我们采用将时间离散化处理的方法，得到了计算机控制的方法，所得到的能量相对误差较小，大约为。七模型的应用与推广制动器是车辆爬行机器和许多固定设备安全工作的重要装置，同时制动器的设计也是车辆设计中最重要的环节之，直接影响着人身和车辆的安全。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，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，所以需找种模拟性能好，自动化程度高的制动器试验方法是很有意义的。本文中所求的计算机控制方法，通过验证可以得出其能量的相对误差较小，也就是说这种计算机控制方法的模拟性能还是比较好的。八模型的评价与改进模型的评价本模型通过对电动机飞轮主轴等些回转运动的物体的运动规律进行分析，建立基于能量守恒定律惯量补偿的机理模型，使用电动机电能来补偿由飞轮造成的机械惯量离散分布的问题。在实际应用中，由于驱动电流无法时时刻刻都进行计算机控制，所以采用将时间离散化的思想，将时间化为较小不步长，对所要控制的驱动电流这个物理量进行近似的计算机控制，这样做能够在保证定控制精度的情况下，达到能够简单进行计算机控制的效果。但是，模型在求解驱动电流的过程中，遇到较难求解的第类积分方程，采取了对制动过程近似为匀变速的措施以及在进行时间离散化处理中，这将造成定的误差。模型的改进针对模型中结果可能存在较大误差这个不足，在进行时间离散化处理的过程中，可以适当缩小时间步长来提高模型求解结果的准确度。九参考文献维基百科,转动惯量列表访问日期年月日马继杰吴博达刘笑羽等，制动器惯性台架电模拟惯量的研究，汽车技术，第期,马文蔚，物理学上册，北京高等教育出版社，沈以淡，积分方程，北京北京理工大学出版社，梁波李玉忍，模糊自整定在制动器试验台电惯量模拟应用，虚拟仪器技术十附录程序计算机械惯量的可能组合输入初始条件计算空心圆柱内外半径计算空心圆柱的体积计算空心圆柱的质量计算空心圆柱的转动惯量计算可能的机械惯量组合程序二评价种控制方法的结果载入数据表取出制动扭矩和转速者两列数据计算角速度确定时间步长和初始值求出每个时间步长内，制动力矩总功之和求出这过程的能量变化求出相对误差程序三评价自己控制方法的结果载入数据表取出制动扭矩和转速者两列数据确定时间步长和初始值求出每个时间步长内，制动力矩总功之和求出这过程的能量变化求出相对误差表秒里电流的控制值时刻电流时刻电流时刻电流时刻电流制动器试验台的控制方法分析摘要本文主要分析研究了关于制动器试验台的控制方法，首先通过对问题的分析与理解，我们对模型做了合理的假设，主要运用能量守恒定律，然后根据各惯量之间的关系式建立驱动电流与可观测量之间的关系，最后由编程对问题进行求解。对于问题，首先把车辆平动时具有的能量等效的转化为车轮自身转动时具有的能量，然后根据能量守恒定律得出等效的转动惯量与半径载荷之间的关系式。最后由已知数据求解出其对应的等效转动惯量为。对于问题二，首先通过物理学中刚体的惯量表达式，由编程，计算出三个飞轮的转动惯量，然后让飞轮与基础惯量结合，计算出所有