制动器试验台气压制动系统研究与仿真

发布时间：2017-08-14 05:10

  本文关键词：制动器试验台气压制动系统研究与仿真

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【摘要】：随着社会的进步和科技的发展,汽车已经成为人类密不可分的一部分,然而汽车给人类带来方便的同时也带来了无数的交通事故,在诸多的事故中,由于汽车制动器方面的原因是引起交通事故的主要原因之一。对汽车的制动器的性能进行检测,从而保证汽车的安全行驶有十分重要的意义。本文对检测制动器性能的制动器试验台的电惯量控制系统和气压控制算法进行研究。首先针对纯机械式惯性台架所模拟惯量全部来自飞轮,造成惯量调整困难以及试验误差大,引入电惯量控制系统予以解决。针对实现电惯量控制系统的转矩法、转速法和能量法,进行了分析,根据三种方法的优缺点以及制动器试验台本身的特点,选择转矩法,采用直接转矩控制技术实现电惯量控制系统。对惯量系统的综合阻转矩测量方法进行研究,在试验过程中采用电机对其进行补偿,最后进行了相关实验。实验表明了电惯量控制系统的实现,减少了惯量盘的调整次数,消除飞轮组的级差,提高系统总惯量的控制精度。然后对制动器气压控制的算法进行了研究,针对传统PID控制算法对具有大惯性、纯滞后以及工作在多种工况下的气压控制系统无法达到很好的控制效果,设计了一种Smith预估补偿的自整定模糊PID控制器,其中自整定模糊PID控制器实现对PID的三个参数的实时调整功能,而Smith预估补偿消除气压控制系统的动态纯滞后问题。通过对气压控制系统进行理论分析,确定了气压控制系统模型结构,根据气压实际运行的数据,通过系统辨识确立模型参数,建立了气压控制系统的数学模型。在MATLAB环境下,对建立的数学模型,设计相关实验进行了仿真研究,对改进的控制算法进行了验证。并在MATLAB中,运用图形用户界面设计工具(GUIDE),对建立的气压控制系统仿真平台设计用户界面(GUI),使得操作人员可以对气压控制系统的气压控制参数进行设定,根据设定的参数进行仿真研究,采集气压控制系统气压的实验数据,将气压的仿真曲线以及动态和稳态性能指标在用户界面进行显示,使操作人员对仿真的结果更直观和全面的进行掌握,将气压控制系统的实验数据保存在Excel表格中,最后对气压制动系统进行软硬件的设计。
【关键词】：气压制动 电惯量 系统辨识 模糊PID
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.523
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 课题研究现状11-12
• 1.3 制动器试验台气压制动系统12-14
• 1.3.1 制动器试验台气压制动系统的构成12-13
• 1.3.2 制动器试验台气压制动系统的工作过程13
• 1.3.3 制动器试验台气压制动系统主要任务及控制方案13-14
• 1.4 论文的主要内容14-16
• 2 制动器试验台电惯量控制系统16-30
• 2.1 纯机械惯量制动器试验台的原理及缺点16-17
• 2.2 直接转矩控制技术17-20
• 2.2.1 逆变器的工作原理17-18
• 2.2.2 电压空间矢量对定子磁链的影响18-19
• 2.2.3 电压空间矢量对电磁转矩的影响19
• 2.2.4 电压矢量查找表19-20
• 2.3 电模拟惯量实现方法20-26
• 2.3.1 转速控制法20-21
• 2.3.2 转矩控制法21-22
• 2.3.3 能量补偿法22
• 2.3.4 飞轮轴系角速度以及角加速度的计算22-23
• 2.3.5 系统综合阻转矩23-26
• 2.4 制动器试验台电惯量控制系统结果验证26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 制动器试验台气压制动系统的控制算法30-44
• 3.1 被控对象数学模型建立30-34
• 3.1.1 比例阀的模型结构30-32
• 3.1.2 制动气室充气过程的模型结构32-34
• 3.2 气压控制系统模型参数的辨识34-36
• 3.2.1 输入输出数据采集34
• 3.2.2 最小二乘法辨识的原理34
• 3.2.3 辨识的过程和结果34-36
• 3.3 制动器试验台气压控制系统PID控制器设计36-38
• 3.3.1 常规PID控制器的结构36
• 3.3.2 制动器试验台气压控制系统PID控制器设计36-38
• 3.4 基于Smith预估补偿的自整定模糊PID控制器的设计38-42
• 3.4.1 Smith预估补偿器的设计38-39
• 3.4.2 自整定模糊PID控制器设计39-42
• 3.4.3 Smith预估补偿的自整定模糊PID控制器的基本形式42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 气压控制系统算法仿真研究44-52
• 4.1 Smith预估补偿自整定模糊PID的气压控制系统框图44-46
• 4.2 气压控制系统人机界面设计46-48
• 4.3 仿真结果分析48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 制动器试验台气压制动系统软硬件设计52-68
• 5.1 制动器试验台气压制动系统软件设计52-59
• 5.1.1 软件运行环境52
• 5.1.2 软件功能描述52-53
• 5.1.3 被试件一次测试流程53-54
• 5.1.4 制动器试验台气压系统控制算法程序设计54
• 5.1.5 制动器试验台电惯量系统控制算法程序设计54-55
• 5.1.6 气压制动系统用户界面设计55-59
• 5.2 制动器试验台气压制动系统硬件设计59-67
• 5.2.1 A/D板卡59-60
• 5.2.2 D/A板60
• 5.2.3 频率计数器板卡60-61
• 5.2.4 DIO板卡61-62
• 5.2.5 电源设计62
• 5.2.6 滤波电路设计62-65
• 5.2.7 脉冲频率及脉冲计数信号调理要求65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 总结68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-76
• 致谢76

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本文编号：670910