基于電慣量的傳動系試驗臺關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、傳動系試驗臺是一種模擬傳動系在汽車行駛過程中實(shí)際工況的專用設(shè)備，在傳動系零部件及總成研發(fā)過程中的試驗環(huán)節(jié)有廣泛應(yīng)用。工況模擬的準(zhǔn)確度決定了試驗的客觀性和有效性，試驗臺為了保證試驗條件與實(shí)際工況一致，除了需要模擬汽車的行駛阻力，還需要模擬汽車的慣量。行駛阻力通常由試驗臺中的加載電機(jī)模擬，而慣量則采用機(jī)械飛輪模擬或電模擬。國內(nèi)臺架普遍采用機(jī)械飛輪模擬，存在模擬級差、慣量調(diào)整困難、安全性低、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn);電模擬通過控制加載電機(jī)模擬機(jī)械飛

2、輪的動力特性實(shí)現(xiàn)慣量模擬，能夠克服機(jī)械飛輪的缺點(diǎn)，成為汽車臺架試驗設(shè)備制造商關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。國外對電慣量的研究已比較深入，并成功應(yīng)用于傳動系試驗臺、制動器試驗臺等，但由于具有高技術(shù)附加值，作為關(guān)鍵技術(shù)還處于保密階段。國內(nèi)普遍研究的電慣量轉(zhuǎn)速控制法只適用于制動器試驗臺，在傳動系試驗臺電慣量的關(guān)鍵技術(shù)方面和國外有較大差距。電慣量的核心技術(shù)是加載電機(jī)的控制方法及實(shí)現(xiàn)控制方法所需信號的實(shí)時檢測，難點(diǎn)在于電慣量控制結(jié)果的評價和測控系統(tǒng)的設(shè)計。<

3、br>　　 論文以傳動系試驗臺為背景，首先研究電慣量的控制、實(shí)現(xiàn)及評價方法，然后將所提出的方法綜合到傳動系試驗臺仿真模型中進(jìn)行可行性分析，再設(shè)計小比例驅(qū)動-加載試驗臺及其測控系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)驗驗證，最后將測控方案應(yīng)用于實(shí)際傳動系試驗臺，具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)研究了電慣量角加速度控制法和軸扭矩控制法，推導(dǎo)了加入電慣量控制的加載電機(jī)的等效慣量，并通過分析頻率特性驗證了可行性;分析了角加速度和軸扭矩信號存在延遲時對控制結(jié)果的影

4、響;并驗證了轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)應(yīng)用電慣量的可行性。
　　 (2)研究了卡爾曼濾波、跟蹤微分器和擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的角加速度估計性能并進(jìn)行對比，提出了跟蹤慣性環(huán)節(jié)的延遲補(bǔ)償方法，解決了角加速度估計方法帶來的相位延遲問題，所提出的方法優(yōu)于現(xiàn)有的牛頓預(yù)測估計器和跟蹤微分器線性預(yù)測法;
　　 (3)研究了基于擴(kuò)張狀態(tài)理論的軸扭矩觀測器，克服了扭矩傳感器的動態(tài)特性不能滿足軸扭矩控制法要求的問題，提出了基于強(qiáng)跟蹤濾波器的延遲補(bǔ)償方法，提高了扭

5、矩觀測的響應(yīng)速度并能抑制噪聲;
　　 (4)提出了用連續(xù)系統(tǒng)遞推最小二乘法辨識加載電機(jī)的總轉(zhuǎn)動慣量的方法，可以定量評價電慣量控制的實(shí)際結(jié)果;
　　 (5)提出了基于電慣量的傳動系試驗臺及加載電機(jī)的控制方法，然后將所提出的方法綜合到傳動系試驗臺仿真模型中，通過加速升檔過程的仿真進(jìn)行可行性分析;
　　 (6)設(shè)計了小比例驅(qū)動-加載試驗臺及其測控系統(tǒng)，通過加、減速實(shí)驗研究對所提出的方法在工程實(shí)際中的有效性進(jìn)行評估;

6、r>　　 (7)應(yīng)用實(shí)驗臺架測控系統(tǒng)的方案設(shè)計了基于現(xiàn)場總線的傳動系試驗臺測控系統(tǒng)。
　　 本文研究的電慣量控制方法可以實(shí)現(xiàn)通過控制加載電機(jī)取代機(jī)械飛輪模擬慣量，解決了實(shí)現(xiàn)控制方法時所需信號難以獲取的問題，提出的慣量辨識方法能夠評價電慣量控制的實(shí)際效果，基于電慣量的傳動系試驗臺及加載電機(jī)的控制結(jié)構(gòu)可行性和操作性強(qiáng)，易于工程實(shí)現(xiàn)。本文的研究成果具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價值，在國內(nèi)同類研究中處于領(lǐng)先水平，對進(jìn)一步提高國內(nèi)傳動系