專利名稱：具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)及控制算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及機(jī)械回轉(zhuǎn)慣性系統(tǒng)的電氣傳動(dòng)模擬，特別是具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)及控制算法。
背景技術(shù)：
在各種制動(dòng)器的臺(tái)架試驗(yàn)中，需要測(cè)試不同條件下制動(dòng)器的制動(dòng)性能，其本質(zhì)是制動(dòng)器消耗在特定エ況下設(shè)定的能量。因此，制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)具備提供在不同エ況下特定能量的功能。傳統(tǒng)的機(jī)械模擬試驗(yàn)臺(tái)采用飛輪儲(chǔ)備機(jī)械能，其特點(diǎn)是飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是固定的或是固定分級(jí)的，因此其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是固定的或有級(jí)差，需要有足夠多的不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪才能滿足轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的匹配精度，但無法始終精確匹配。若飛輪組需要自動(dòng)組合，則會(huì)增加軸承數(shù)量，導(dǎo)致系統(tǒng)固有阻力増加，降低試驗(yàn)精度。若飛輪人工組合，則設(shè)備運(yùn)行效率降低，無法滿足對(duì)試驗(yàn)節(jié)奏有要求的試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)有加速度要求時(shí)，可導(dǎo)致電機(jī)功率增大，增加設(shè) 備制造和運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)及控制算法，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確匹配，提高試驗(yàn)精度。同時(shí)可對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的主要機(jī)電參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置。并消除試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)固有阻力的影響。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，其特征是至少包括測(cè)速傳感器、拖動(dòng)電機(jī)、扭矩傳感器、飛輪組、電氣傳動(dòng)控制単元和電慣量模擬控制単元；拖動(dòng)電機(jī)和飛輪組之間安裝有扭矩傳感器，軸端有測(cè)速傳感器，測(cè)速傳感器和扭矩傳感器的輸出信號(hào)分別輸入到電慣量模擬控制単元，由電氣傳動(dòng)控制単元驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)，拖動(dòng)飛輪或飛輪組運(yùn)行到設(shè)定轉(zhuǎn)速，然后開始制動(dòng)過程；由電慣量模擬控制単元獲取扭矩傳感器和測(cè)速傳感器同步采集的飛輪轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出扭矩，電慣量模擬控制單元計(jì)算出飛輪動(dòng)能相對(duì)于試驗(yàn)給定初始轉(zhuǎn)速時(shí)的總下降值，依據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出電機(jī)應(yīng)補(bǔ)償?shù)目偰芰?，同時(shí)算出電機(jī)已補(bǔ)償?shù)目偰芰坎⒌贸龆咧?，然后?jì)算出拖動(dòng)電機(jī)在下一個(gè)控制周期的カ矩輸出值，使得試驗(yàn)臺(tái)在相當(dāng)于理想飛輪且沒有系統(tǒng)固有阻力的狀態(tài)下運(yùn)行。所述的依據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出電機(jī)應(yīng)補(bǔ)償?shù)目偰芰渴且罁?jù)數(shù)學(xué)模型公式
ψ·* ** Jt- -r· ■ m式中，Ef是飛輪的動(dòng)能，Ek是系統(tǒng)固有阻力在制動(dòng)過程中消耗的能量，K=-=^,
If是飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，I是理想飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，E是理想飛輪的動(dòng)能。具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制算法
令控制周期△t = ti+1-tit0 :檢測(cè)し、ω0,電機(jī)切換到カ矩控制狀態(tài)，進(jìn)入電慣量模擬；t1:檢測(cè) Tn^co1t1 t2 :
權(quán)利要求
1.具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)及控制算法，其特征是至少包括測(cè)速傳感器(I)、拖動(dòng)電機(jī)(2)、扭矩傳感器(3)、飛輪組(4)、電氣傳動(dòng)控制単元(5)和電慣量模擬控制単元出)；拖動(dòng)電機(jī)(2)和飛輪組(4)之間安裝有扭矩傳感器(3)，軸端裝有測(cè)速傳感器(I)，測(cè)速傳感器(I)和扭矩傳感器(3)分別與電慣量模擬控制単元出)電連接，由電氣傳動(dòng)控制単元(5)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)電機(jī)(2)拖動(dòng)飛輪或飛輪組(4)運(yùn)行到設(shè)定轉(zhuǎn)速，開始制動(dòng)過程；由電慣量模擬控制単元(6)獲取扭矩傳感器(3)和測(cè)速傳感器(I)同步采集的飛輪轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出扭矩，電慣量模擬控制単元(6)計(jì)算出飛輪動(dòng)能相對(duì)于試驗(yàn)給定初始轉(zhuǎn)速時(shí)的總下降值，依據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出電機(jī)應(yīng)補(bǔ)償?shù)目偰芰?，同時(shí)算出電機(jī)已補(bǔ)償?shù)目偰芰坎⒌贸龆咧?，然后?jì)算出拖動(dòng)電機(jī)(2)在下一個(gè)控制周期的カ矩輸出值，使得試驗(yàn)臺(tái)在相當(dāng)于理想飛輪且沒有系統(tǒng)固有阻力的狀態(tài)下運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，其特征是所述的依據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出電機(jī)應(yīng)補(bǔ)償?shù)目偰芰渴且罁?jù)數(shù)學(xué)模型公式
3.具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制算法 令控制周期
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及機(jī)械回轉(zhuǎn)慣性系統(tǒng)的電氣傳動(dòng)模擬，特別是具有機(jī)械模擬和電慣量模擬結(jié)合的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)及控制算法。通過同步采集飛輪轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出扭矩，計(jì)算出飛輪動(dòng)能相對(duì)于試驗(yàn)給定初始轉(zhuǎn)速時(shí)的總下降值，按數(shù)學(xué)模型計(jì)算出電機(jī)應(yīng)補(bǔ)償?shù)目偰芰?，同時(shí)算出電機(jī)已補(bǔ)償?shù)目偰芰坎⒌贸龆咧?，?jù)此計(jì)算出電動(dòng)機(jī)在下一個(gè)控制周期的力矩輸出值，使得試驗(yàn)臺(tái)在相當(dāng)于理想飛輪且沒有系統(tǒng)固有阻力的狀態(tài)下運(yùn)行。它具備能量補(bǔ)償誤差的自動(dòng)補(bǔ)償功能，從而將總誤差控制在很小的范圍內(nèi)；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確匹配，控制精度可滿足高精度試驗(yàn)要求；節(jié)省投資和運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102654431SQ20121013907
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月5日
發(fā)明者李衛(wèi)東, 董豐收 申請(qǐng)人:中國重型機(jī)械研究院有限公司