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基于快速气动伺服的汽车惯性式制动器试验系统应用研究
| 论文题名： | 基于快速气动伺服的汽车惯性式制动器试验系统应用研究 |
| 关键词： | 惯性式制动器试验;双闭环控制;模糊PI控制;气动伺服;汽车制动系统 |
| 摘要： | 制动器性能的优良直接关系到汽车安全运行。汽车惯性式制动器试验系统通过模拟汽车的制动过程，以台架试验的方式来测试制动器总成的各项性能，要求实现恒气压、恒油压、恒力矩、恒减速度自动控制。该系统采用快速气动伺服推动液压缸的传动方式，是一个典型的强非线性、时变、时滞的复杂系统，传统的单闭环PID控制只能控制气压和油压，无法实现力矩和减速度的快速控制。因此，研究汽车惯性式制动器试验系统的恒力矩、恒减速度自动控制具有重要的现实意义和学术价值。 本文在建立汽车惯性式制动器试验系统的数学模型的基础上，利用仿真软件MATLAB/SIMULINK构造了系统的仿真平台；分析了双闭环控制、PID控制和模糊控制三种控制技术的特点和模糊PI控制器的几种结构；鉴于常规单闭环PID控制力矩和减速度的不足，结合几种控制技术的优点，提出了恒力矩和恒减速度控制的双闭环模糊PI控制方案，并在仿真平台上进行了仿真验证；设计了控制系统的总体结构和基于组态软件WinCC的监控系统人机界面。 双闭环控制技术采用内外环控制，外环是一个定值控制系统，内环为一个随动系统。这种双闭环结构使其具有比常规单闭环控制系统更良好的动态性能，提高了系统的工作频率，大大增强了系统的抗干扰能力。模糊控制技术本质属于非线性控制，它在处理复杂的、非线性、时滞、难以用精确数学模型描述的对象控制中表现出优越的性能，并且具有快速性、鲁棒性好的特点。但模糊控制的控制精度不高，可以引入积分环节用以提高其静态性能。本文将双闭环控制技术与模糊控制技术结合起来，设计出一种双闭环模糊PI控制方案，即制动主缸驱动力内环采用常规PI控制，力矩或减速度外环采用模糊PI控制。仿真研究中，系统内环均采用PI控制，外环分别采用PI控制，模糊控制，模糊PI控制，通过这三种控制方式在阶跃输入、不同输入幅值、系统结构参数变化、抗干扰能力四种情况下的性能比较，证明双闭环模糊PI控制能实现力矩和减速度的快速控制，适应性好，并保持良好的控制精度和鲁棒性。 考虑到汽车惯性式制动器试验系统的特点，控制系统的设计采用了基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式网络技术，其中监控级采用WinCC组态的工控机，控制级采用西门子S7-400系列PLC，现场级采用ET200远程I/O模块。 |
| 作者： | 张元涛 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 谢昭莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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