基本信息
- 项目名称：
- 制动器试验台的控制方法分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文结合物理知识对制动器试验台的控制方法进行了分析并作出了评价。
- 详细介绍：
- 针对问题1，所求等效转动惯量为汽车质量与车轮半径平方的乘积，将车轮在制动时承受的载荷等同为车轮所承受的压力，得出车轮的质量，代入数据得到等效的转动惯量为52.0 。 针对问题2，将飞轮看成一个圆筒刚体，则飞轮单个惯量为飞轮质量乘以1/2飞轮内外半径平方和。根据所给定的基础惯量求出可以组成10，40，70，130，100，160，190，220 的8种数值的机械惯量。根据问题1得到的等效的转动惯量，结合电动机能补偿的能量相应的惯量范围得到电动机需补偿12或-18 的惯量。 针对问题3，以加速度为桥梁，根据能量的转化与守恒定律，建立了电动机驱动电流依赖于瞬时转速与瞬时扭矩的数学模型。首先将整个制动时间等分为若干段，考虑相邻的三段时间；其次根据各个时间段末的能量变化列出等量关系，求出扭矩；最后得出电流的值，将此过程逐次进行即可。根据电动机的驱动电流与其产生的扭矩成正比关系，在问题1和2的条件下，得出在该时间段内的驱动电流是174.8A或262.2A。 针对问题4，利用能量差的相对误差来评价结果。本题中的能量差等于等效转动惯量对应的转动动能消耗量减去机械惯量对应的转动动能消耗量与驱动电流产生的能量之和，根据上面的关系列出关于能量差的方程。相对误差为路试时的制动器与相对应的试验台上制动器在制动过程中消耗的能量差除以相对应的试验台上制动器在制动过程中消耗的能量。最后求得各个时间段内的能量差的相对误差集中在5的附近，只有个别点异常，说明通过这种控制方法试验所得的结果比较合理。 针对问题5，按照问题3导出的数学模型，对电动机的扭矩随机的确定一个初值，根据前面一个时间段观测到的瞬时扭矩对电动机扭矩进行迭代，这样循环下去，得到了本时段内的电流值。 针对问题6，问题5中的控制方法有不足之处，因为电动机扭矩的初值的选取具有随机性，使能量的调整幅度较大。改进后的计算机控制方法是对含有电动机初始扭矩的方程中随意给定初始扭矩一个值，反向计算制动扭矩，再求本时段的电流值。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为了检验设计的优劣，必须进行相应的测试。为了检测制动器的综合性能，需要在各种不同情况下进行大量路试。但是，车辆设计阶段无法路试，只能在专门的制动器试验台上对所设计的路试进行模拟试验。模拟试验的原则是试验台上制动器的制动过程与路试车辆上制动器的制动过程尽可能一致。针对以上问题，撰写此文。
科学性、先进性及独特之处
- 本题目来源与生活，又回归到生活中去。严格根据其物理机理建立数学模型，通过合理的假设，舍弃一些次要因素，使得复杂问题简单化。
应用价值和现实意义
- 本文研究对象与实际问题结合紧密，从实际中来，回到实际中去。在解决问题的过程中可以体会到生产和生活中的实际优化问题的各种形式。对于实际操作具有指导意义。
学术论文摘要
- 本文研究对象与实际问题结合紧密，从实际中来，回到实际中去。在解决问题的过程中可以体会到生产和生活中的实际优化问题的各种形式。对于实际操作具有指导意义。
获奖情况
- 2009年9月全国大学生数学建模竞赛获得省级三等奖. 授奖单位：教育部高等教育司中国工业与应用数学学会
鉴定结果
- 2009年9月全国大学生数学建模竞赛获得省级三等奖. 授奖单位：教育部高等教育司中国工业与应用数学学会
参考文献
- [1] 陈家瑞，汽车构造(第2版) [M ]，北京：机械工业出版社,2004。 [2] 杨丽英,李旗号,谢峰，汽车制动器试验台飞轮组及其装卸系统设计[J]，组合机床与自动化加工技术，2008，10：83-85。 [3] 谷曼，中、轻卡制动器惯性试验台的设计[J], 组合机床与自动化加工技术，2008，04：75-78。 [4] 马文蔚(改编)，物理学(第五版)上册[M]，北京：高等教育出版社，2008。
同类课题研究水平概述
- [1] 郝枭雄等，制动器试验台的控制方法分析，城市建设，2010，(20); [2] 谷曼，汽车制动器综合制动性能试验台的设计，机械制造，2008,46(6) [3] 谷曼，制动器惯性试验台的研制，2008，25(2) [4] 马继杰等，制动器惯性台架电模拟惯量的研究，汽车技术，2009，(4) [5] 吴广顺等，摩托车制动器试验台电模拟惯量的研究，机械工程与自动化，2010，(6)
