[发明专利]一种制动器电惯量模拟试验台及其电惯量模拟控制方法

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、复合制动的电气传动模拟，特别是制动器试验台及其电惯量模拟控制方法。

背景技术

在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，因此，制动试验台应具备提供在模拟不同工况的功能。

载荷的机械模拟是通过飞轮实现的，由于飞轮或飞轮组的转动惯量是固定的或固定分级的，因而无法始终准确的模拟载荷，通过电惯量模拟可以很好地解决该问题。

试验台机械飞轮系统在运行时由于机械摩擦和风阻的影响，会产生系统固有阻力矩，影响试验精度。因此在控制过程中应排除试验台系统固有阻力矩的干扰。

无论是列车还是汽车，实际制动均是制动器和风阻、车辆回转系机械摩擦等（高铁动车组有电气制动、磁轨制动等）共同作用的结果，高精度的试验应考虑到除受试制动器外其他阻力的作用，可模拟制动器的实际使用工况。

发明内容

本发明的目的是提供一种制动器电惯量模拟试验台及其电惯量模拟控制方法，以实现转动惯量的精确匹配，提高试验精度。消除试验台系统固有阻力矩的干扰。试验过程中考虑除受试制动器外的其他阻力或制动器的影响，可实现受试制动器的仿真运行试验。

本发明的目的是这样实现的，一种制动器电惯量模拟试验台，其特征是：至少包括扭矩传感器、飞轮、拖动电机、测速传感器、电惯量模拟控制单元和电气传动控制单元；电机轴端安装有测速传感器，受试制动器和飞轮之间安装有扭矩传感器用于测量受试制动器的制动力矩，测速传感器、扭矩传感器分别与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运行到设定转速，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制动扭矩、飞轮角速度，电惯量模拟控制单元依据数学模型计算出电机在此时的计算角速度并据此给定，使得试验台在逼近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飞轮轴在该时刻的计算角速度是依据数学模型公式：

在任一时刻t_n

t_n＝n·Δt   n＝0，1，2，…

计算角速度ω′_n为

ωn′=ω0-Σi=0i=n(Tsi+Tsi′)ΔtI]]>

式中，ω₀是飞轮制动初始角速度，T_si是受试制动器的制动力矩，T′_si是折算到受试制动器上的除T_si以外的制动力矩，Δt是控制周期，I是理想飞轮的转动惯量。

一种制动器电惯量模拟试验台的电惯量模拟控制方法：

1)对复合制动除受试制动器以外的其它制动产生的制动力矩T′_s，规定其为角速度的函数，根据试验要求给定，即

T′_s＝T′_s(ω)

2)令：控制周期Δt＝t_n-t_n-1＝const，t_n＝n·Δt，n＝0，1，2，…；

式中：t_n和t_n-1均表示时刻。

制动初始角速度为ω₀；

制动末角速度为[ω]；

n＝0