通风盘式制动器试验台及其电惯量模拟控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103345158A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103345158103345158A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310263730.6(22)申请日2013.06.27(71)申请人中国重型机械研究院股份公司地址710032陕西省西安市未央区东元路209号(72)发明人李卫东(74)专利代理机构西安吉盛专利代理有限责任公司61108代理人张培勋(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称通风盘式制动器试验台及其电惯量模拟控制方法(57)摘要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和模拟复合制动状态下除受试制动器外的其它制动的制动力矩、同步测量组合制动力矩和机械摩擦制动力矩，特别是通风盘式制动器试验台及其电惯量模拟控制方法。通过同步采集飞轮转速、电机输出扭矩，按数学模型计算出电机的扭矩输出值，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。实现转动惯量的精确匹配，控制精度可满足高精度试验要求；节省投资和运行成本。CN103345158ACN103458ACN103345158A权利要求书1/2页1.通风盘式制动器试验台，其特征是：至少包括机械摩擦制动扭矩测量装置（1）、组合制动扭矩传感器（2）、飞轮或飞轮组（3）、电机输出扭矩传感器（4）、拖动电机（5）、测速传感器（6）、电惯量模拟控制单元（7）和电气传动控制单元（8）；拖动电机（5）和飞轮或飞轮组（3）之间安装有电机输出扭矩传感器（4），轴端安装有测速传感器（6），受试制动器(9)和飞轮或飞轮组（3）之间安装有组合制动扭矩传感器（2），受试制动器（9）上安装有机械摩擦制动扭矩测量装置（1），测速传感器（6）、电机输出扭矩传感器（4）分别与电惯量模拟控制单元（7）电连接，由电气传动控制单元（8）驱动拖动电机（5）拖动飞轮或飞轮组（3）运行到设定转速，开始制动过程；由电惯量模拟控制单元（7）获取电机输出扭矩传感器（4）和测速传感器（6）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（7）依据数学模型计算出电机的扭矩输出值，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；同时配置机械摩擦制动扭矩测量装置和组合制动扭矩传感器，可测量通风盘式制动器的机械摩擦制动力矩和组合制动力矩，实现对制动器制动效能的分析。2.根据权利要求1所述的通风盘式制动器试验台，其特征是：所述的依据数学模型计算出电机扭矩输出值Tmn是依据数学模型公式：在制动过程的任一时刻tntn＝n·Δtn＝0，1，2，…当n＝1，2，…时：式中，Δt是控制周期，I是理想飞轮的转动惯量，If是飞轮的实际转动惯量，ω0是飞轮的初始角速度，ωn是飞轮在tn时刻检测的角速度，Tmi、T′si、TRi分别是在ti＝(i·Δt)时刻检测的电机实际输出扭矩、给定的除受试制动器以外的其它制动产生的制动力矩、标定的试验台系统固有阻力矩。3.通风盘式制动器试验台的电惯量模拟控制方法，至少包括：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)对试验台系统固有阻力TR进行标定，规定其为角速度的函数，即TR＝TR(ω)3)令：控制周期Δt＝tn-tn-1＝const，tn＝n·Δt，n＝0，1，2，…；式中：tn和tn-1均表示时刻；制动初始角速度为ω0；制动末角速度为[ω]；n＝04)电机拖动飞轮运行到给定的初始角速度ω0；速度稳定后受试制动器开始制动过程，电机拖动切换到力矩控制状态，此时为t0时刻；在t0时刻通过传感器同步采集电机转速信号、电机输出扭矩信号；根据采集的信号计算出t0时刻电机的角速度ω0、电机的实际输出扭矩Tm0；2CN103345158A权利要求书2/2页5)计算t0时刻除受试制动器以外的其它制动产生的制动力矩T′s0；6)计算t0时刻系统固有阻力矩TR0；7)令：n＝n+18)在tn时刻通过传感器同步采集电机转速信号、电机输出扭矩信号；9)根据步骤8）采集的信号计算出tn时刻电机的角速度ωn、电机的实际输出扭矩Tmn；10)根据步骤9）得到的当前电机的角速度ωn和步骤3）规定的制动末速度[ω]，判定ωn＞[ω]是否成立，若成立则进行步骤11），否则进行步骤16）；11)计算tn时刻除受试制动器以外的其它制动产生的制动力矩T′sn；12)计算tn时刻系统固有阻力矩TRn；13)按电惯量模拟的数学模型计算出tn时刻电机扭矩计算输出值；14)控制电机输出扭矩逼近电机扭矩计算输出值；15)令n＝n+1，进行步骤8