基于電慣量的傳動系試驗臺關鍵技術研究.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際工況的專用設備，在傳動系零部件及總成研發(fā)過程中的試驗環(huán)節(jié)有廣泛應用。工況模擬的準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模擬，而慣量則采用機械飛輪模擬或電模擬。國內臺架普遍采用機械飛輪模擬，存在模擬級差、慣量調整困難、安全性低、機械結構復雜等缺點;電模擬通過控制加載電機模擬機械飛

2、輪的動力特性實現慣量模擬，能夠克服機械飛輪的缺點，成為汽車臺架試驗設備制造商關注和研究的熱點。國外對電慣量的研究已比較深入，并成功應用于傳動系試驗臺、制動器試驗臺等，但由于具有高技術附加值，作為關鍵技術還處于保密階段。國內普遍研究的電慣量轉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鍵技術方面和國外有較大差距。電慣量的核心技術是加載電機的控制方法及實現控制方法所需信號的實時檢測，難點在于電慣量控制結果的評價和測控系統的設計。<

3、br>　　 論文以傳動系試驗臺為背景，首先研究電慣量的控制、實現及評價方法，然后將所提出的方法綜合到傳動系試驗臺仿真模型中進行可行性分析，再設計小比例驅動-加載試驗臺及其測控系統并進行實驗驗證，最后將測控方案應用于實際傳動系試驗臺，具體研究內容如下:
　　 (1)研究了電慣量角加速度控制法和軸扭矩控制法，推導了加入電慣量控制的加載電機的等效慣量，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果的影

4、響;并驗證了轉速控制系統應用電慣量的可行性。
　　 (2)研究了卡爾曼濾波、跟蹤微分器和擴張狀態(tài)觀測器的角加速度估計性能并進行對比，提出了跟蹤慣性環(huán)節(jié)的延遲補償方法，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)于現有的牛頓預測估計器和跟蹤微分器線性預測法;
　　 (3)研究了基于擴張狀態(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，提出了基于強跟蹤濾波器的延遲補償方法，提高了扭

5、矩觀測的響應速度并能抑制噪聲;
　　 (4)提出了用連續(xù)系統遞推最小二乘法辨識加載電機的總轉動慣量的方法，可以定量評價電慣量控制的實際結果;
　　 (5)提出了基于電慣量的傳動系試驗臺及加載電機的控制方法，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行可行性分析;
　　 (6)設計了小比例驅動-加載試驗臺及其測控系統，通過加、減速實驗研究對所提出的方法在工程實際中的有效性進行評估;

6、r>　　 (7)應用實驗臺架測控系統的方案設計了基于現場總線的傳動系試驗臺測控系統。
　　 本文研究的電慣量控制方法可以實現通過控制加載電機取代機械飛輪模擬慣量，解決了實現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際效果，基于電慣量的傳動系試驗臺及加載電機的控制結構可行性和操作性強，易于工程實現。本文的研究成果具有一定的理論意義和工程應用價值，在國內同類研究中處于領先水平，對進一步提高國內傳動系