设将时间( )分为n个小时间段:( ),( )…,( ) …,( ),对应时间点 的可观测主轴角速度为 ,对应时间段第 段时间的电流为 ,则: (6)原文请加优.文^论,文'网QQ324,9114
为控制系数,控制实验过程为满足设定的减速条件的实验过程.当试验过程在( )时间内,主轴的转速不能从 下降到 或以下,则控制系数 调小,反之,则调大.
在问题1和问题2的条件下, 假设在路试时制动过程中的减速度为常数,根据上述模型可得驱动电流为常数(此时 =1).因而可用以下的理想模型解决: (7)
设汽车的初始速度为 经过 后,末速度为 在汽车运动过程中,可将汽车看成质点,有质心运动定理可知: (8)
其中 为质心加速度, 论文网
http://www.youerw.com/对公式(3)两边对时间求微分: 即: (9)
联立(7)(8)(9)代入数据得:问题4:
根据试验所得数据绘制以下图表: 图(一) 图(二)
下面对图形做定性的分析:
在开始制动阶段(0s~0.75s),由图(一)可知:角速度变化得比较慢,即:角加速度的绝对值较小,而且其大小随时间逐渐变大;而在图(二)中,扭矩增长很快,大致成指数曲线增长,这是由于角速度不能突变和制动器的性能决定的。因而,基本上符合转动定理.
在稳定阶段(0.75s~4.68s),角速度与时间呈线性关系,则角加速度是一个定值,而扭矩也是围绕一个恒值上下波动,这种波动是由制动器的结构和电动机的补偿作用共同控制.近似的认为也满足转动定理.
在理想的制动过程中,由功能原理可知,则: (10)
其中, 是电动机为了补偿机械惯量不足而做的功, 表示制动器在制动时损耗的能量.
等效惯量所对应的转动动能的增量的绝对值 : :
=52150J且制动器损耗的能量等于等效惯量所对应的转动动能的增量的绝对值,即:(11)
依据问题4所用的控制方法,测得的数据进行处理得出以下结论:
机械惯量所对应的转动动能的增量的绝对值 :
代入相关数据得: =38026J
试验测得的扭矩为制动器产生的扭矩与电动机产生的扭矩之差,则总扭矩所做功应该等于制动器损耗的能量减去电动机做的功: (12)原文请加优.文^论,文'网QQ324.9114
而总扭矩做的功为:
编程计算得: =49292J
在计算机自动控制过程中,为了产生相同的效果,可认为理想中电动机做的功与试验中电机做的功相等,即: (13)
路试时和模拟试验时制动器消耗的能量的相对误差: =
联立(11)(12)(13)(14)得到:= =21.6%
此控制方法的评价:
由以上计算得到的结论,相对误差比较大,可以说明此控制方法不太符合实际情况,需要做进一步的改进。
问题5:论文网
http://www.youerw.com/在论述控制方法之前,需要进行一下有关参数的说明和相关假设:
为了使模拟过程很好符合路试的实际情况,并且使其更接近理想情况(在制动过程是匀减速过程),可以将整个过程离散化成许多小的时间段,时间间隔为 ,现在考虑相邻的两个时间段,设在前一时间段中的电流为 ,角速度由 变化到 ;在本时间段中的电流为 ,角速度由 变化到 .为使接近匀减速,不妨设 和 为定值,并且在整个过程中的平均角加速度为 ,且认为 与 相等,则模拟的控制效果最好.具体的控制方法:在试验过程中,当角速度下降过快,则需要电动机产生 更大的扭矩,因而需要加大电流;反之,需要减小电流.
下面将做些定量的分析来说明模型(公式(6))的合理性:
设路试时制动器损耗的能量与实验时制动器损耗的能量之差为 .
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