[发明专利]机械和电惯量模拟轮胎制动试验台及电惯量模拟控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机电一体化系统，涉及机械回转惯性系统的电气传动模拟，特别是具有机械和电惯量模拟轮胎制动试验台及电惯量模拟控制方法。

背景技术

在轮胎制动的台架试验中，需要测试不同条件下制动器的制动性能，其本质是制动器消耗在特定工况下设定的能量。因此，制动试验台应具备提供在不同工况下特定能量的功能。

载荷的机械模拟是通过鼓轮实现的，由于鼓轮的转动惯量是固定的，因而无法始终准确的模拟载荷，通过电惯量模拟可以很好地解决该问题。

轮胎制动的制动力矩是由制动器机械摩擦力矩和轮胎固有行驶阻力矩组合而成。由于仅有制动器机械摩擦力矩可直接测量；同时轮胎制动的回转中心线与鼓轮的回转中心线不同；制动过程中不仅要消耗鼓轮的动能，还要消耗轮胎的动能。载荷的电惯量模拟要考虑上述问题。

试验台机械鼓轮系统在运行时由于机械摩擦和风阻的影响，会产生系统固有阻力矩，影响试验精度。因此在控制过程中应排除试验台系统固有阻力矩的干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械和电惯量模拟轮胎制动试验台及电惯量模拟控制方法，以实现转动惯量的精确匹配，提高试验精度。同时可对试验台的主要机电参数进行优化配置。消除试验台系统固有阻力矩的干扰。

本发明的目的是这样实现的，机械和电惯量模拟轮胎制动试验台，其特征是：至少包括测速传感器、拖动电机、扭矩传感器、鼓轮装置、轮胎测速传感器、受试轮胎及制动器、机械摩擦制动扭矩测量装置、测力传感器、活动机架、固定机架、电气传动控制单元和电惯量模拟控制单元；拖动电机和鼓轮装置之间安装有扭矩传感器用于测量电机输出扭矩，轴端安装有测速传感器用于测量电机和鼓轮的转速，受试轮胎及制动器和机头之间安装有机械摩擦制动扭矩测量装置用于测量制动器的机械摩擦力矩，机头与活动机架之间安装有测力传感器用于测量作用在轮胎上的加载力，活动机架安装在固定机架上，测速传感器、扭矩传感器分别与电惯量模拟控制单元电连接，由电气传动控制单元驱动拖动电机拖动鼓轮装置运行到设定角速度，开始制动过程；由电惯量模拟控制单元获取扭矩传感器和测速传感器同步采集的鼓轮角速度、电动机输出扭矩，电惯量模拟控制单元依据数学模型计算出电机应补偿的总能量，同时算出电机已补偿的总能量并得出二者之差，然后计算出拖动电机的扭矩输出值并给定，使得试验台在逼近理想鼓轮且没有系统固有阻力的状态下运行；通过机械摩擦制动扭矩测量装置测量轮胎制动的机械摩擦制动力矩，实现对制动器制动效能的分析。

所述的依据数学模型计算出电机应补偿的总能量E_m是依据数学模型公式：

Em=1-KfKwKr2+Kf·Ef+EfR]]>

式中，E_f鼓轮在制动过程中减少的动能，E_fR是鼓轮系统固有阻力在制动过程中消耗的能量，I_f是鼓轮的转动惯量，I是理想鼓轮的转动惯量，I_w是轮胎等受试件回转体部分的转动惯量，r₁是负载条件下轮胎的轴心高，R是鼓轮的半径。

机械和电惯量模拟轮胎制动试验台的电惯量模拟控制方法，包括如下步骤：

1)对试验台鼓轮系统固有阻力T_fR进行标定，规定其为角速度的函数，即

T_fR=T_fR(ω)

2)令：控制周期Δt=t_i+1-t_i=const,t_i=i·Δt，i=O，1,2，…n;