电惯量模拟机械转动惯量方法的研究

制动器实验台是测试制动器性能和质量的装置。目前,国内外的制动器试验台系统大多采用机械方式：用大型惯量盘的转动惯量来模拟汽车直线运动的动量。本文从制动器实验台系统动力学数学模型和直流电动机原理两个方面分析了电惯量模拟机械转动惯量的实现方法：即按照一定的控制算法控制他励直流电机的电枢回路输入电压,以控制电动机的输出转速,从而实现用电惯量对机械转动惯量的模拟。     

车辆电磁制动器CAT系统的开发

针对制定的电磁制动器试验规范和评价体系,进行车辆电磁制动器计算机辅助测试技术(Computer aided test, CAT)测试系统的结构设计,用调速电动机驱动摩擦盘,模拟不同车速时汽车制动鼓的转动;设计出合适的电磁制动器和电磁体的安装机构,为便于实现测试自动化,采用气动分离机构。基于多功能数据采集卡(Data acquisition, DAQ)和图形化编程语言LabVIEW,提出虚拟仪器测试系统方案,开发出车辆电磁制动器关键性能的计算机辅助测控系统,实现了电磁制动器制动力矩及其关键部件电磁体的电磁吸力、摩擦力等的测试。最后用LabVIEW与SQLServer通信接口的设计,实现了CAT系统与CAD系统的集成和数据共享。该系统经过计量认证和两年的实际运行表明,基于虚拟仪器的电磁制动器性能测试系统能够满足测试需求,测量所得数据能够满足分析的要求。     

减速器加载试验台

减速器加载试验台是采用磁粉制动器用作力矩测量的加载器,实现模拟加载完成加载试验的.减速器在运转过程中,由磁粉制动器通过联轴器对减速器进行加载,通过智能控制器可以调节对减速器所加负载的大小,最后由转矩转速传感器测试出转矩、转速及效率,达到减速器加载试验的目的.     

基于虚拟仪器的磁流变制动器的测试系统

建立了一种基于虚拟仪器的磁流变制动器的虚拟测试系统。系统以模拟工作台、磁流变制动器虚拟测控仪、PCI总线、传感器、信号调理电路、可控直流电源、变频器、采集卡以及连接设备等作为硬件平台，采用LabVIEW作为软件开发工具，利用软件对采集来的数据进行了处理、结果显示以及数据查询。测试过程中，通过该系统，在不同的线圈控制电压和不同的电机工作转速的条件下，对磁流变制动器的制动过程进行检测，并根据测试结果，应用MATLAB对实验测试数据进行拟合，得出影响制动性能的一些因素与制动性能之间的关系，从而为进一步设计智能制动器提供实验依据。     

摩托车制动器试验台电模拟惯量的研究

对电惯量模拟方法进行了深入分析,通过对制动过程中制动力矩的分析,给出了电机在制动器制动时输出的力矩与模拟惯量的关系.采用机械模拟和电模拟相结合的方法设计开发了摩托车制动器试验台,实现制动器台架试验时对当量惯量的模拟.试验表明:采用电惯量模拟后,系统的性能明显优于采用大量飞轮的机械惯量制动器试验台,提高了试验台的自动化程度.     

基于虚拟仪器的电机测控实验系统

在对比国内外电机特性测控系统的基础上,结合高校相关课程实验的需要,设计了基于虚拟仪器的电机实验系统.该系统利用磁粉制动器实现了对电机的加载,用数据采集卡和定时/计数卡实现对电机的控制,利用数字式转矩转速传感器采集转速与转矩信号;充分利用LabVIEW图形化开发平台的优势,将电机的控制和测试变得智能化;在机械结构的设计上,通过不同尺寸联轴器的拆装使该测试系统能适用于不同电机的控制和特性测量.利用此系统可以方便地对电机的控制性能进行测试.     

汽车制动器综合制动性能试验台的设计

对汽车制动器惯性试验系统进行研究,利用成熟可靠的机电设备及控制技术,设计了一种汽车制动器综合性能试验台。该试验台能模拟汽车制动器实际工作状况,实现加载,并可调节制动初速度、负载及转动惯量,使系统运行安全、稳定、可靠;标准化的制动器试验模式,可建立各类测试模板,为企业产品分析、预测和决策管理提供信息支持。     

考虑运动副间隙的齿轮传动效率试验研究

针对齿轮传动系统在空间与地面不同运行环境下的运动试验要求,设计了一种考虑运动副间隙的齿轮运动行为模拟试验平台,并采用工控机开发了一种齿轮行为模拟试验平台测控系统。该试验机的驱动力由伺服电动机提供;齿轮间隙调节系统由伺服电动机配合直线滑台完成;力矩加载方式采用磁粉制动器变载荷加载;重力模拟采用气动变载荷加载;制动器加载和气动加载部分均采用经典PID闭环控制,保证试验要求的加载性能。对系统齿轮副进行多次传动性能试验,证明该试验平台性能稳定,测控系统工作可靠。并且通过在不同加载及转速条件下对齿轮传动系统进行多次重复试验和数据分析来研究齿轮转速、齿轮间隙、负载转矩、模拟重力等因素对齿轮传动系统工作效率的影响。     

基于虚拟仪器的汽车制动噪声测试系统

论述设计利用汽车惯性制动测试台架模拟汽车制动噪声的产生,通过对专业噪声测试系统基于虚拟仪器的二次开发,实现了在试验环境下对汽车制动噪声的测试分析。通过与国内某知名制动器零件生产厂商合作对该系统进行了测试评估。测试结果表明,该系统测试性能稳定性,测试精度较高,结果真实可靠,人机交互性好,对汽车制动器噪声分析具有较高的实用价值。     

商用车鼓式制动器性能试验台的设计与实现

本文采用模块化设计方法研制了一套商用车鼓式制动器性能模拟试验台,可对鼓式制动器进行制动效能试验、热衰退-恢复试验、制动衬片磨损试验及噪声检测,测试其制动扭矩随制动压力、速度等的变化关系.本文主要从试验台总体设计原理、测试平台测控系统设计和试验结果分析三个方面进行了分析.结果表明,本试验台能够满足不同鼓式制动器的性能试验...     

基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电动机(PMSM)的负载扰动问题,提出了一种基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机前馈控制方法。通过设计降阶负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值作为电流前馈补偿来增加系统鲁棒性;考虑到转动惯量对观测器的影响,引入了梯度校正参数估计法,对电机的转动惯量进行了实时辨识;最后,将负载转矩观测与永磁同步电机的矢量控制相结合,对永磁同步电机的q轴分量进行了转矩前馈补偿以提升系统的动态性能。仿真结果表明,采用梯度校正参数估算法能快速准确地迭代计算永磁同步电机的转动惯量,所设计的降阶负载扰动观测器能有效地估计转矩变化。研究结果表明,基于降阶负载转矩观测器的前馈补偿与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。     

基于扰动力矩观测器的大口径望远镜低速控制

为了增强大口径望远镜跟踪架伺服控制系统的抗扰动性能,提高其低速跟踪精度,提出了基于扰动力矩观测器的力矩补偿方法。该方法采用改进的加减速法控制转台的加减速时间,使得望远镜转台微震;通过测量电机的速度和电流响应曲线,辨识获得望远镜转台的转动惯量。然后,设计了望远镜转台的加速度估计器,根据编码器位置反馈数据,采用双积分和PD控制的方法,估计出当前系统的加速度。最后,基于转动惯量辨识和加速度估计,设计了扰动力矩观测器,根据电机的电流和转台的加速度,计算出外部的扰动力矩,并将扰动前馈补偿到电流控制器的输入端,以修正电流输入参考值。在2m望远镜控制系统中对扰动观测器的性能进行了实验验证,结果表明,加入扰动力矩观测器补偿后,在跟踪斜率为0.36(″)/s的位置斜坡时,跟踪误差值(RMS)由0.012 7″减小到0.007 3″;相比未加入扰动力矩观测器的补偿方法,望远镜的低速跟踪抖动明显减小,提高了伺服系统的低速跟踪精度,实现了对目标的平滑、稳定跟踪。     

基于预测函数控制和扰动观测器的永磁同步电机速度控制

设计了基于预测函数控制的速度控制器,以减小永磁同步电机的转矩波动,提高电机的转速控制精度。针对因外部扰动因素引起的控制器跟踪性能下降问题,设计了基于预测函数控制和扰动观测器的双环控制器;通过扰动观测器估计系统扰动,并据此产生转矩电流补偿量对控制量进行前馈修正,从而实现扰动的抑制。实验结果显示：当电机从静止跟踪到设定600 r/min转速时,系统没有超调,稳态精度为2 r/min;当电机以600 r/min稳速运行并加入1.6 N·m的转矩扰动时,转速最大波动为5 r/min。与传统的PI控制算法相比,所设计的控制器使转速波动减小了4.2% 。仿真分析和实验数据表明：基于预测函数控制和干扰观测器的控制器能够有效地抑制扰动,提高系统转速跟踪精度。     

神经网络用于凸轮机构稳速控制

凸轮机构由于其优良的工作性能而被广泛用于高精度往复运动系统中.但由于它的变转动惯量、变负载力矩、间隙等非线性动力学特性,给含有凸轮机构的机电系统稳速控制带来了很大难度.在诸多影响稳速控制精度的因素中,负载扰动力矩的影响是最主要的.本文利用神经网络逼近非线性函数的能力和自适应、自学习的特点建立了实际系统的负载扰动力矩神经网络模型,并基于全补偿原则设计了补偿环节,实现了对扰动力矩的动态补偿.实验结果表明这种方法可以有效解决凸轮系统中固有的周期性扰动对稳速控制的不利影响,切实提高稳速控制精度,具有一定的实用价值.     

自适应重复控制抑制测试台动不平衡扰动研究

通过分析三轴测试台的动不平衡因素,得出测试台存在周期扰动力矩。该周期扰动力矩主要是由加速度力矩、哥氏耦合力矩、离心耦合力矩组成,与测试台三轴的转动惯量、位置角和转动速度有关,影响测试台的定位精度和速率精度。为抑制三轴测试台动不平衡引起的不确定性频率周期性扰动力矩,提出一种用于消除带有的周期性扰动的自适应有限维重复控制。采用自适应算法在线辨识扰动频率,并调整有限维重复控制器参数消除该扰动,用平均方法证明算法的收敛性和系统的稳定性。同时该算法可以通过调整自适应多周期有限维重复控制器的结构来消除不同频率的多个周期的扰动。仿真结果表明该方法能有效的抑制三轴测试台动不平衡引起的周期性扰动,提高测试台系统的定置精度和速率精度。     

干式DCT变速HEV换档过程鲁棒优化控制

针对双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)变速弱混合动力轿车,考虑到起动发电一体化电机(Integrated starter and generator,ISG)转矩响应特性较快、转速/转矩控制精度高等特点,对其介入到换档过程时不同动力源输出转矩和离合器传递转矩协调鲁棒控制问题进行研究。建立体现DCT换档切换过程阶段差异性的动力学模型;考虑转矩相的离合器执行机构的响应能力和惯性相的模型不确定性和外界干扰(转速量测噪声和发动机转矩响应滞后),优化决策了动力源合成转矩;在需求转矩切换阶段,切换发动机转矩至驾驶员需求水平并退出ISG电机;基于系统效率最优对动力源合成转矩进行分配。基于Simulink的仿真试验表明所提出的换档控制策略能有效协调控制动力源转矩,并对模型不确定性和干扰有较强的抑制能力。为进一步验证策略进行的动态台架试验表明,所设计的转矩协调控制策略有效地解决了DCT换档过程中ISG电机、发动机以及双离合器之间的实时转矩协调控制问题,使其具有较好的换档品质。     

不确定性双臂空间机器人自适应模糊优化控制

考虑空间环境存在惯性参数未知及外部扰动等不确定性因素,针对自由漂浮双臂空间机器人(DFFSR)关节角运动控制问题,提出了一种自适应模糊优化控制方法。首先,基于系统动量守恒关系及Lagrange方法,建立DFFSR系统关节空间的动力学方程;而后,考虑系统惯性参数未知导致惯性矩阵无法求解问题,利用模糊控制理论的万能逼近特性,通过在线参数辨识建立系统自适应模糊模型;由此,同时考虑系统存在外界扰动以及输出力矩的优化问题,基于SDRE优化控制理论,设计一种自适应模糊优化控制方法,实现了DFFSR系统关节角的精确运动控制。一组对比仿真验证了所提控制方法的可靠性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制

针对扰动对永磁同步电机转速伺服系统性能的影响,提出了基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法。设计了自适应律在线估计系统的内部参数摄动以补偿模型不确定性扰动。同时,设计了滑模扰动观测器实时估计系统外部负载扰动,并将观测值前馈补偿到电流环自适应滑模控制器,在提高系统鲁棒性的同时降低滑模控制系统的抖振。实验结果显示,采用基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法,系统可快速、准确、无超调地跟踪900r/min的速度指令,调节时间为0.08s,稳态误差为±5r/min。加入0.6N·m的负载扰动,该控制方法的最大转速波动为21r/min,比PI控制方法的转速波动减小了3.4%。仿真和实验结果表明,基于扰动观测器的电流环自适应控制方法提高了永磁同步电机转速伺服系统的鲁棒性和动态响应性能,同时可有效抑制滑模控制系统的抖振。     

基于多传感融合的电动助力转向系统的硬件设计

针对目前EPS主要监控车速、转矩、转向角、转向速度信号等传感信号,高速时转向很难实时反映车辆自身惯性作用及路面状况,提出在传统的电动助力转向基础上,建立横向加速度、前轴惯性重力、路况等动态惯性参数的多传感参数融合的EPS模式。并对该EPS控制系统的硬件电路进行了研究设计,提出了采用受限单极性可逆PWM控制模式控制直流电机驱动方式。试验结果表明：整个系统具有良好的电动助力特性,符合汽车运动特性。     

基于仿真的航测相机伺服系统设计

为了得到高精度的航测相机伺服系统。为实际系统实现提供理论依据。对该伺服系统进行基于仿真的设计。首先对控制对象直流力矩电机进行了建模,然后完成整个伺服系统框架的搭建,采用多种控制策略完成电流环,速度环,位置环的校正设计。并针对陀螺稳定回路中引入的飞机姿态的变化加入了前馈控制补偿。最后通过系统仿真,得到了较好的动静态性能。