[发明专利]具有机械模拟和电惯量模拟结合的制动器试验台及控制算法

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，特别是具有机械模拟和电惯量模拟结合的制动器试验台及控制算法。

背景技术

在各种制动器的台架试验中，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。传统的机械模拟试验台采用飞轮储备机械能，其特点是：飞轮转动惯量是固定的或是固定分级的，因此其转动惯量是固定的或有级差，需要有足够多的不同转动惯量的飞轮才能满足转动惯量的匹配精度，但无法始终精确匹配。若飞轮组需要自动组合，则会增加轴承数量，导致系统固有阻力增加，降低试验精度。若飞轮人工组合，则设备运行效率降低，无法满足对试验节奏有要求的试验。当试验有加速度要求时，可导致电机功率增大，增加设备制造和运行成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有机械模拟和电惯量模拟结合的制动器试验台及控制算法，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。并消除试验台系统固有阻力的影响。

本发明的目的是这样实现的，具有机械模拟和电惯量模拟结合的制动器试验台，其特征是：至少包括测速传感器、拖动电机、扭矩传感器、飞轮组、电气传动控制单元和电惯量模拟控制单元；拖动电机和飞轮组之间安装有扭矩传感器，轴端有测速传感器，测速传感器和扭矩传感器的输出信号分别输入到电惯量模拟控制单元，由电气传动控制单元驱动拖动电机，拖动飞轮或飞轮组运行到设定转速，然后开始制动过程；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飞轮转速、电动机输出扭矩，电惯量模拟控制单元计算出飞轮动能相对于试验给定初始转速时的总下降值，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在下一个控制周期的力矩输出值，使得试验台在相当于理想飞轮且没有系统固有阻力的状态下运行。

所述的依据数学模型计算出电机应补偿的总能量是依据数学模型公式：Em=1-KK·Ef+ER]]>

式中，E_f是飞轮的动能，E_R是系统固有阻力在制动过程中消耗的能量，I_f是飞轮的转动惯量，I是理想飞轮的转动惯量，E是理想飞轮的动能。

具有机械模拟和电惯量模拟结合的制动器试验台的控制算法：

令：控制周期Δt＝t_i+1-t_i

t₀：检测T_m0、ω₀，电机切换到力矩控制状态，进入电惯量模拟；

t₁：检测T_m1、ω₁

t₁～t₂：

Ef1=12·If·(ω02-ω12)]]>t₁时刻飞轮动能的总下降值；