【正文】 用差別變大，產(chǎn)生較大誤差。進(jìn)行改進(jìn)，抗干擾能力差。 （554）②當(dāng)制動(dòng)器的扭矩剛達(dá)到穩(wěn)定的值：飛輪開始做勻減速運(yùn)動(dòng)，即一定，達(dá)到最大穩(wěn)定值。結(jié)合實(shí)際踩剎車的過程，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。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)該先確定下來制動(dòng)器的制動(dòng)扭距隨時(shí)間變化的函數(shù)，設(shè)為。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。 （547）其中為時(shí)刻主軸轉(zhuǎn)速。聯(lián)立式（545）、（541），得實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過程中消耗能量： （546） 模型求解分析題目所給數(shù)據(jù)，時(shí)間差均為，很小。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)得的來推導(dǎo)電機(jī)輸出力矩。從圖形的定性分析來看，該控制方法符合實(shí)際，比較合理。本題關(guān)鍵就是由題目所給數(shù)據(jù)分別求出路試時(shí)制動(dòng)器所消耗的能量和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過程中消耗的能量。又根據(jù)其它參數(shù)的值：代入，得：① 當(dāng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩與制動(dòng)器產(chǎn)生的力矩效果相反：代入數(shù)據(jù)得電流：② 當(dāng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩與制器產(chǎn)生的力矩效果相同：代入數(shù)據(jù)得電流 問題分析評(píng)價(jià)控制方法優(yōu)劣的一個(gè)重要數(shù)量指標(biāo)是能量誤差的大小，本題中的能量誤差是指所設(shè)計(jì)的路試時(shí)的制動(dòng)器與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過程中消耗的能量之差。圖3 制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)主體原理圖主軸角加速度β是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的量（若為常量則是勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng)），記作： 由剛體對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)定理可得： （531）在角加速度為β和機(jī)械慣量為時(shí)，制動(dòng)器產(chǎn)生的力矩、合力矩以及驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的扭矩三者之間的關(guān)系為如下兩種情況： ① 當(dāng)補(bǔ)償慣量為正時(shí)，電動(dòng)機(jī)作用效果與制動(dòng)器作用效果相反，則所以又 得： 由上兩式可得：即： ②當(dāng)補(bǔ)償慣量為負(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)作用效果與制動(dòng)器作用效果相同，則所以又 得 由上兩式可得：即： 綜上所述，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流依賴于制動(dòng)力矩的數(shù)學(xué)關(guān)系為： （532） 本題要求在某種特定狀況下的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，這是模型的特殊情況，將這種情況下的各參數(shù)的值計(jì)算出來代入模型，即可求解驅(qū)動(dòng)電流。利用制動(dòng)器對(duì)等效慣量的作用效果與制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械慣量的作用效果相同，利用角加速度與力矩的物理關(guān)系，并就補(bǔ)償慣量為正、負(fù)的情況分別討論，列出關(guān)系式可以得到驅(qū)動(dòng)電流的表達(dá)式。根據(jù)公式計(jì)算得相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償慣量： 由題意，可觀測(cè)量為試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)扭矩，本題即建立驅(qū)動(dòng)電流依賴于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與/或瞬時(shí)扭矩的模型。m2，則機(jī)械慣量可取的范圍為[22, 82] kg根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、機(jī)械慣量和電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償慣量的關(guān)系式和各參數(shù)的取值范圍，可以求出電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償?shù)膽T量大小。則載荷的平動(dòng)動(dòng)能： （511）再根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與能量的關(guān)系式： （512）聯(lián)立（511）、（512）兩式得 （513） 根據(jù)已知,代入(113)式得 所以，等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為52 要計(jì)算飛輪組可以組成的機(jī)械慣量，首先要計(jì)算三個(gè)飛輪分別具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。半徑為R的圓柱體作純滾動(dòng)時(shí)，其軸線的平動(dòng)速度與圓柱體繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的關(guān)系為：=G=mgOR圖1 車輪簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖根據(jù)假設(shè)路試時(shí)輪胎與地面的摩擦力為無窮大，因此輪胎與地面無滑動(dòng)，即純滾動(dòng)。 將輪胎看做一圓柱體進(jìn)行分析，如圖1示。三、 模型假設(shè)1. 假設(shè)車輪與地面之間是純滾動(dòng)作用，無滑動(dòng)摩擦；2. 假設(shè)主軸的角速度與車輪的角速度始終保持一致；3. 不考慮因摩擦引起的能量損耗；4. 假設(shè)飛輪是均質(zhì)空心圓柱體；5. 不考慮觀測(cè)誤差、隨機(jī)誤差和連續(xù)問題離散化所產(chǎn)生的誤差。問題6要求指出問題5所給模型的不足，并給出一個(gè)盡量完善的計(jì)算機(jī)控制方法模型。首先將連續(xù)函數(shù)離散化，得到每一個(gè)時(shí)刻的等式。路試時(shí)制動(dòng)器消耗的能量等于等效慣量引起的能量差；試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器消耗的能量有兩部分組成，機(jī)械慣量引起的能量差和電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償?shù)哪芰?。通常不考慮觀測(cè)誤差、隨機(jī)誤差和連續(xù)問題離散化所產(chǎn)生的誤差。問題4已知某種控制方法試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，要求對(duì)該方法執(zhí)行的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。 制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)過程中，可觀測(cè)的量有瞬時(shí)制動(dòng)力矩和主軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系，考慮電動(dòng)機(jī)可以補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量范圍，進(jìn)而求得電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償?shù)膽T量。所以電動(dòng)機(jī)需要補(bǔ)償?shù)膽T量是等效慣量與機(jī)械慣量的差值。試驗(yàn)臺(tái)上的主軸等不可拆卸機(jī)構(gòu)的慣量稱為基礎(chǔ)慣量，飛輪組由若干個(gè)飛輪組成，使用時(shí)根據(jù)需要選擇幾個(gè)飛輪固定到主軸上，這些飛輪的慣量之和再加上基礎(chǔ)慣量稱為機(jī)械慣 量。根據(jù)力學(xué)知識(shí)和已知條件，即可得到等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。問題1要求車輪承受的載荷在制動(dòng)過程中等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，本題中等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義：載荷在車輛平動(dòng)時(shí)具有的能量等效地轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)臺(tái)上飛輪和主軸等機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有的能量，與此能量相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。二、 問題分析本文需要解決六個(gè)問題，這六個(gè)問題相互獨(dú)立又不是完全分立，其中第5更是聯(lián)系密切。，給出根據(jù)前一個(gè)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)本時(shí)間段電流值的計(jì)算機(jī)控制方法，并對(duì)該方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。m2，主軸初轉(zhuǎn)速為514轉(zhuǎn)/分鐘，末轉(zhuǎn)速為257轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間步長(zhǎng)為10 ms的情況，用某種控制方法試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)見附表。 kg。m2，問可以組成哪些機(jī)械慣量？設(shè)電動(dòng)機(jī)能補(bǔ)償?shù)哪芰肯鄳?yīng)的慣量的范圍為 [30, 30] kg m，制動(dòng)時(shí)承受的載荷為6230 N，求等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。評(píng)價(jià)控制方法優(yōu)劣的一個(gè)重要數(shù)量指標(biāo)是能量誤差的大小，本題中的能量誤差是指所設(shè)計(jì)的路試時(shí)的制動(dòng)器與相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過程中消耗的能量之差。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。當(dāng)不能精確地用機(jī)械慣量模擬試驗(yàn)時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)在一定規(guī)律的電流控制下參與工作，補(bǔ)償由于機(jī)械慣量不足而缺少的能量，從而滿足模擬試驗(yàn)的原則。將這個(gè)載荷在車輛平動(dòng)時(shí)具有的能量等效地轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)臺(tái)上飛輪和主軸等機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有的能量，與此能量相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在本題中稱為等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,試驗(yàn)臺(tái)上的主軸等不可拆卸機(jī)構(gòu)的慣量稱為基礎(chǔ)慣量。試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸和飛輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到與設(shè)定的車速相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速(模擬實(shí)驗(yàn)中，可認(rèn)為主軸的角速度與車輪的角速度始終一致)后電動(dòng)機(jī)斷電同時(shí)施加制動(dòng)，當(dāng)滿足設(shè)定的結(jié)束條件時(shí)就稱為完成一次制動(dòng)。 制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)一般由安裝了飛輪組的主軸、驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)、底座、施加制動(dòng)的輔助裝置以及測(cè)量和控制系統(tǒng)等組成。模擬試驗(yàn)的原則是試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器的制動(dòng)過程與路試車輛上制動(dòng)器的制動(dòng)過程盡可能一致。 為了