【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （543）代入數(shù)據(jù)：， 得： 在相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，電機(jī)的輸出力矩滿足與機(jī)械慣量共同作用后，能保證制動(dòng)器吸收的能量相當(dāng)于等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單獨(dú)作用下所吸收的能量。電動(dòng)機(jī)輸出力矩與電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償慣量滿足下式： （544）由于在制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)上，通過(guò)力矩傳感器，可以準(zhǔn)確測(cè)量出制動(dòng)力矩，所以可以用系統(tǒng)中實(shí)時(shí)測(cè)得的來(lái)推導(dǎo)電機(jī)輸出力矩。將（542）式代入（544）式，得： 因而， （545）理論上要求，而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，會(huì)因輸出電流的變化而與有一定偏差，為方便計(jì)算，這里且將式（545）中的取值。聯(lián)立式（545）、（541），得實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中消耗能量： （546） 模型求解分析題目所給數(shù)據(jù)，時(shí)間差均為，很小。定積分的幾何意義是曲邊梯形的面積，整塊曲邊梯形的面積可分割成若干小曲邊梯形面積，由于很小，可用矩形面積近似曲邊梯形面積，便將式（546）中的定積分的求解近似轉(zhuǎn)化為求和。 （547）其中為時(shí)刻主軸轉(zhuǎn)速。代入數(shù)據(jù)：，，，，并運(yùn)用EXCEL求積和求和，得： 根據(jù)題意得，：誤差較小，所以該電流控制方法較好。由于制動(dòng)器性能的復(fù)雜性，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流與時(shí)間之間的精確關(guān)系是很難得到的。工程實(shí)際中常用的計(jì)算機(jī)控制方法是：把整個(gè)制動(dòng)時(shí)間離散化為許多小的時(shí)間段，比如10 ms為一段，然后根據(jù)前面時(shí)間段觀測(cè)到的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與/或瞬時(shí)扭矩，設(shè)計(jì)出本時(shí)段驅(qū)動(dòng)電流的值，這個(gè)過(guò)程逐次進(jìn)行，直至完成制動(dòng)。由于路試時(shí)是以恒定的力踏下制動(dòng)踏板，所以對(duì)于一個(gè)制動(dòng)器其開(kāi)始制動(dòng)到制動(dòng)力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)其變化曲線是一定的，設(shè)為，一般前段時(shí)間遞增，而后達(dá)到穩(wěn)定，如圖5；在模型的準(zhǔn)備期間，應(yīng)該先確定下來(lái)制動(dòng)器的制動(dòng)扭距隨時(shí)間變化的函數(shù)，設(shè)為。圖5 扭矩隨時(shí)間的變化曲線由題目敘述可知，路試時(shí)是以恒定的力踏下制動(dòng)踏板，所以對(duì)于一個(gè)制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，從制動(dòng)剛開(kāi)始到制動(dòng)力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)期間，它所對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力矩隨時(shí)間的變化是一定的，設(shè)為。結(jié)合實(shí)際踩剎車的過(guò)程，可知應(yīng)在制動(dòng)初始階段遞增，而之后隨著時(shí)間的推移，逐漸趨于穩(wěn)定。 ①當(dāng)制動(dòng)力矩還未達(dá)到穩(wěn)定時(shí)：根據(jù)模型三得到關(guān)系式： 此時(shí)，可得 （551）又由題中所述，通常不考慮連續(xù)問(wèn)題離散化所產(chǎn)生的誤差，所以可以認(rèn)為有： （=0,1,2,3…）設(shè)測(cè)得的某一取樣時(shí)段的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為，瞬時(shí)制動(dòng)扭距為，利用模型三，可以計(jì)算出此時(shí)刻應(yīng)該供給的電流： （552）聯(lián)立（551）與（552）可得： （553）由于已經(jīng)知道是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)，而對(duì)于某個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)是一個(gè)常數(shù)，因此可以解出這個(gè)時(shí)間點(diǎn)（即使取樣時(shí)刻點(diǎn)）t，將取樣時(shí)刻點(diǎn)（t+）代入式 （513）便可求得（t+）時(shí)刻應(yīng)該加入的電流的值。 （554）②當(dāng)制動(dòng)器的扭矩剛達(dá)到穩(wěn)定的值：飛輪開(kāi)始做勻減速運(yùn)動(dòng)，即一定，達(dá)到最大穩(wěn)定值。根據(jù)公式（553）可得： （555）此模型是建立在第時(shí)刻點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)角速度不能是在受到外界干擾情況下的，否則會(huì)產(chǎn)生誤差，且無(wú)法消除，從而累積，故需建立模型六。進(jìn)行改進(jìn)，抗干擾能力差。 問(wèn)題5中建立的模型存在不足，分析如下。因?yàn)楦鶕?jù)上一時(shí)段離散的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)扭矩或瞬時(shí)轉(zhuǎn)速確定驅(qū)動(dòng)電流，來(lái)確定該時(shí)間段的方式會(huì)使電動(dòng)機(jī)反應(yīng)滯后于整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，使得制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)和路試情況下的制動(dòng)器作用差別變大，產(chǎn)生較大誤差。此外，該模型僅考慮了理想狀態(tài)下的電流、扭矩、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，沒(méi)有考慮制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)都需要一小段的啟動(dòng)時(shí)間。 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 　　在PID增量算法中，由于執(zhí)行元件本身是機(jī)械或物理的積分儲(chǔ)存單元，如果給定值發(fā)生突變時(shí)，由算法的比例部分和微分部分計(jì)算出的控制增量可能比較大，如果該值超過(guò)了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么實(shí)際上執(zhí)行的控制增量將時(shí)受到限制時(shí)的值，多余的部分將丟失，將使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程變長(zhǎng)，因此，需要采取一定的措施改善這種情況。 　　糾正這種缺陷的方法是采用積累補(bǔ)償法，當(dāng)超出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行能力時(shí)，將其多余部分積累起來(lái)，而一旦可能時(shí)，再補(bǔ)充執(zhí)行。　　使控制對(duì)象與補(bǔ)償環(huán)節(jié)一起構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的慣性環(huán)節(jié)。PID參數(shù)整定　　(1) 比例系數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 　　比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢?？梢赃x負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。如果的符號(hào)選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài)就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài)越來(lái)越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況的符號(hào)就一定要取反。 　　(2) 積分控制對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 　　積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，大會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 　　(3) 微分控制對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)。只有合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。 式中： ： 采樣周期 ： 第k次采樣時(shí)的偏差值 ： 第k1次采樣時(shí)的偏差值 ： 采樣序號(hào) ： 第k次采樣時(shí)的調(diào)節(jié)器輸出由于種種因素的影響，使系統(tǒng)的能量增加或減少，電流補(bǔ)償模型就是在下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)補(bǔ)償或減少上一個(gè)時(shí)間點(diǎn)損失或獲得的能量，系統(tǒng)的能量又可以回到預(yù)定值。因此，這個(gè)方法的抗干擾能力強(qiáng)。六、 模型評(píng)價(jià)在道路上測(cè)試實(shí)際車輛制動(dòng)器的過(guò)程稱為路試，其方法為車輛在指定路面上加速到指定的速度；斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出，讓車輛依慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；以恒定的力踏下制動(dòng)踏板，使車輛完全停止下來(lái)或車速降到某數(shù)值以下；在這一過(guò)程中，檢測(cè)制動(dòng)減速度等指標(biāo)。假設(shè)路試時(shí)輪胎與地面的摩擦力為無(wú)窮大，因此輪胎與地面無(wú)滑動(dòng)。為了檢測(cè)制動(dòng)器的綜合性能，需要在各種不同情況下進(jìn)行大量路試。但是，車輛設(shè)計(jì)階段無(wú)法路試，只能在專門的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的路試進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)的原則是試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程與路試車輛上制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程盡可能一致。通常試驗(yàn)臺(tái)僅安裝、試驗(yàn)單輪制動(dòng)器，而不是同時(shí)試驗(yàn)全車所有車輪的制動(dòng)器。利用制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行模擬控制對(duì)制動(dòng)器的性能研究起著