【文章內(nèi)容簡介】 （543）代入數(shù)據(jù)：， 得： 在相對應的實驗臺上制動試驗時，電機的輸出力矩滿足與機械慣量共同作用后，能保證制動器吸收的能量相當于等效轉(zhuǎn)動慣量單獨作用下所吸收的能量。電動機輸出力矩與電動機補償慣量滿足下式： （544）由于在制動器試驗臺上，通過力矩傳感器，可以準確測量出制動力矩，所以可以用系統(tǒng)中實時測得的來推導電機輸出力矩。將（542）式代入（544）式，得： 因而， （545）理論上要求，而在實際實驗中，會因輸出電流的變化而與有一定偏差，為方便計算，這里且將式（545）中的取值。聯(lián)立式（545）、（541），得實驗臺上制動器在制動過程中消耗能量： （546） 模型求解分析題目所給數(shù)據(jù)，時間差均為，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）其中為時刻主軸轉(zhuǎn)速。代入數(shù)據(jù)：，，，，并運用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。由于制動器性能的復雜性，電動機驅(qū)動電流與時間之間的精確關系是很難得到的。工程實際中常用的計算機控制方法是：把整個制動時間離散化為許多小的時間段，比如10 ms為一段，然后根據(jù)前面時間段觀測到的瞬時轉(zhuǎn)速與/或瞬時扭矩，設計出本時段驅(qū)動電流的值，這個過程逐次進行，直至完成制動。由于路試時是以恒定的力踏下制動踏板，所以對于一個制動器其開始制動到制動力達到穩(wěn)定狀態(tài)其變化曲線是一定的，設為，一般前段時間遞增，而后達到穩(wěn)定，如圖5；在模型的準備期間，應該先確定下來制動器的制動扭距隨時間變化的函數(shù)，設為。圖5 扭矩隨時間的變化曲線由題目敘述可知，路試時是以恒定的力踏下制動踏板，所以對于一個制動器來說，從制動剛開始到制動力達到穩(wěn)定狀態(tài)期間，它所對應的制動力矩隨時間的變化是一定的，設為。結合實際踩剎車的過程，可知應在制動初始階段遞增，而之后隨著時間的推移，逐漸趨于穩(wěn)定。 ①當制動力矩還未達到穩(wěn)定時：根據(jù)模型三得到關系式： 此時，可得 （551）又由題中所述，通常不考慮連續(xù)問題離散化所產(chǎn)生的誤差，所以可以認為有： （=0,1,2,3…）設測得的某一取樣時段的瞬時轉(zhuǎn)速為，瞬時制動扭距為，利用模型三，可以計算出此時刻應該供給的電流： （552）聯(lián)立（551）與（552）可得： （553）由于已經(jīng)知道是關于時間t的函數(shù)，而對于某個特定的時間點是一個常數(shù)，因此可以解出這個時間點（即使取樣時刻點）t，將取樣時刻點（t+）代入式 （513）便可求得（t+）時刻應該加入的電流的值。 （554）②當制動器的扭矩剛達到穩(wěn)定的值：飛輪開始做勻減速運動，即一定，達到最大穩(wěn)定值。根據(jù)公式（553）可得： （555）此模型是建立在第時刻點的瞬時轉(zhuǎn)矩和瞬時角速度不能是在受到外界干擾情況下的，否則會產(chǎn)生誤差，且無法消除，從而累積，故需建立模型六。進行改進，抗干擾能力差。 問題5中建立的模型存在不足，分析如下。因為根據(jù)上一時段離散的時間段對應的瞬時扭矩或瞬時轉(zhuǎn)速確定驅(qū)動電流，來確定該時間段的方式會使電動機反應滯后于整個機構系統(tǒng)，使得制動器試驗臺和路試情況下的制動器作用差別變大，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)速之間的關系，沒有考慮制動器、電動機都需要一小段的啟動時間。 在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有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、微分計算出控制量進行控制的。 　　在PID增量算法中，由于執(zhí)行元件本身是機械或物理的積分儲存單元，如果給定值發(fā)生突變時，由算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大，如果該值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么實際上執(zhí)行的控制增量將時受到限制時的值，多余的部分將丟失，將使系統(tǒng)的動態(tài)過程變長，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償法，當超出執(zhí)行機構的執(zhí)行能力時，將其多余部分積累起來，而一旦可能時，再補充執(zhí)行。　　使控制對象與補償環(huán)節(jié)一起構成一個簡單的慣性環(huán)節(jié)。PID參數(shù)整定　　(1) 比例系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響： 　　比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，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)時間加長。太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。可以選負數(shù)，這主要是由執(zhí)行機構、傳感器以控制對象的特性決定的。如果的符號選擇不當對象狀態(tài)就會離控制目標的狀態(tài)越來越遠，如果出現(xiàn)這樣的情況的符號就一定要取反。 　　(2) 積分控制對系統(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) 微分控制對系統(tǒng)性能的影響： 微分作用可以改善動態(tài)特性，偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長。只有合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間。 式中： ： 采樣周期 ： 第k次采樣時的偏差值 ： 第k1次采樣時的偏差值 ： 采樣序號 ： 第k次采樣時的調(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，電流補償模型就是在下一個時間點補償或減少上一個時間點損失或獲得的能量，系統(tǒng)的能量又可以回到預定值。因此，這個方法的抗干擾能力強。六、 模型評價在道路上測試實際車輛制動器的過程稱為路試，其方法為車輛在指定路面上加速到指定的速度；斷開發(fā)動機的輸出，讓車輛依慣性繼續(xù)運動；以恒定的力踏下制動踏板，使車輛完全停止下來或車速降到某數(shù)值以下；在這一過程中，檢測制動減速度等指標。假設路試時輪胎與地面的摩擦力為無窮大，因此輪胎與地面無滑動。為了檢測制動器的綜合性能，需要在各種不同情況下進行大量路試。但是，車輛設計階段無法路試，只能在專門的制動器試驗臺上對所設計的路試進行模擬試驗。模擬試驗的原則是試驗臺上制動器的制動過程與路試車輛上制動器的制動過程盡可能一致。通常試驗臺僅安裝、試驗單輪制動器，而不是同時試驗全車所有車輪的制動器。利用制動器試驗臺進行模擬控制對制動器的性能研究起著