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本课题的研究工作是以实际项目中惯性台架试验机测量与控制系统的开发工程为背景展开的。
惯性台架试验机是世界上评价制动器性能最具权威的试验设备,它将制动器总成作为试验对象,能够对整个制动器的性能进行真实、可靠地分析,具有优良的模拟性和数据重现性。
本文着重阐述了制动器惯性台架试验机的测量与控制机理,结合惯性台架试验机测控系统的具体要求,参考常规的测控方法,对整套测控系统的软、硬件进行了优化配置,根据此配置,设计了惯性台架试验机的整套测控方案,包括温度的测量系统、压力与力矩的测控系统、主轴转速的测控系统及其它测控单元。通过对电惯量模拟的方法及控制思路的研究分析,根据项目的实际情况,确定了本惯性台架试验机需模拟惯量与制动力矩的关系;研究分析了制动器的基本结构及典型的数学模型。以惯性台架试验机的气/液混合制动系统为控制对象,提出了一种基于模糊PID算法的控制方法,建立了基于增量型的模糊PI控制系统,并结合专家经验建立了模糊控制规则集合,完成了控制系统规则库的设计。运用MatlabSimulink工具箱对所建立的系统进行了较为全面的仿真分析和性能比较,通过仿真证明,气/液混合制动系统具有响应快、控制精度高、适应性强等优点,以此系统作为制动加载的惯性台架试验机具有很大的市场潜力。使用SiemensSIMATICWinCCV6.0软件对整套测控系统的软件操作系统进行组态开发,开发的界面具有良好的人机交互特性,界面美观大方、操作简便。使用WinCCWebNavigator功能使惯性台架试验机通过固定的IP地址及用户权限成功地实现了因特网的远程监控,此功能无疑成为本套测控系统的亮点。
本测控系统的成功开发,合理、高效地实现了惯性台架试验机试验数据测量的精确性、控制系统的可靠性、试验结果优良的模拟性和数据重现性。改善了传统台架试验机普遍存在的控制方法相对落后、测量精度不高、关键数据采集和处理不够精确等问题,具有非常重要的实用价值和现实意义。目前,该惯性台架试验机测控系统已经被投入试运行,运行效果良好,试验数据精确可靠。同时,本文的研究成果也可用于其它摩擦磨损试验设备,因此,具有广泛的应用前景。