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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制方法分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本文結(jié)合物理知識(shí)對(duì)制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制方法進(jìn)行了分析并作出了評(píng)價(jià)。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對(duì)問(wèn)題1，所求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為汽車質(zhì)量與車輪半徑平方的乘積，將車輪在制動(dòng)時(shí)承受的載荷等同為車輪所承受的壓力，得出車輪的質(zhì)量，代入數(shù)據(jù)得到等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為52.0 。 針對(duì)問(wèn)題2，將飛輪看成一個(gè)圓筒剛體，則飛輪單個(gè)慣量為飛輪質(zhì)量乘以1/2飛輪內(nèi)外半徑平方和。根據(jù)所給定的基礎(chǔ)慣量求出可以組成10，40，70，130，100，160，190，220 的8種數(shù)值的機(jī)械慣量。根據(jù)問(wèn)題1得到的等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，結(jié)合電動(dòng)機(jī)能補(bǔ)償?shù)哪芰肯鄳?yīng)的慣量范圍得到電動(dòng)機(jī)需補(bǔ)償12或-18 的慣量。 針對(duì)問(wèn)題3，以加速度為橋梁，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，建立了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流依賴于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與瞬時(shí)扭矩的數(shù)學(xué)模型。首先將整個(gè)制動(dòng)時(shí)間等分為若干段，考慮相鄰的三段時(shí)間；其次根據(jù)各個(gè)時(shí)間段末的能量變化列出等量關(guān)系，求出扭矩；最后得出電流的值，將此過(guò)程逐次進(jìn)行即可。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流與其產(chǎn)生的扭矩成正比關(guān)系，在問(wèn)題1和2的條件下，得出在該時(shí)間段內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電流是174.8A或262.2A。 針對(duì)問(wèn)題4，利用能量差的相對(duì)誤差來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)果。本題中的能量差等于等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能消耗量減去機(jī)械慣量對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能消耗量與驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的能量之和，根據(jù)上面的關(guān)系列出關(guān)于能量差的方程。相對(duì)誤差為路試時(shí)的制動(dòng)器與相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中消耗的能量差除以相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中消耗的能量。最后求得各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的能量差的相對(duì)誤差集中在5的附近，只有個(gè)別點(diǎn)異常，說(shuō)明通過(guò)這種控制方法試驗(yàn)所得的結(jié)果比較合理。 針對(duì)問(wèn)題5，按照問(wèn)題3導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型，對(duì)電動(dòng)機(jī)的扭矩隨機(jī)的確定一個(gè)初值，根據(jù)前面一個(gè)時(shí)間段觀測(cè)到的瞬時(shí)扭矩對(duì)電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行迭代，這樣循環(huán)下去，得到了本時(shí)段內(nèi)的電流值。 針對(duì)問(wèn)題6，問(wèn)題5中的控制方法有不足之處，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)扭矩的初值的選取具有隨機(jī)性，使能量的調(diào)整幅度較大。改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)控制方法是對(duì)含有電動(dòng)機(jī)初始扭矩的方程中隨意給定初始扭矩一個(gè)值，反向計(jì)算制動(dòng)扭矩，再求本時(shí)段的電流值。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，必須進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。為了檢測(cè)制動(dòng)器的綜合性能，需要在各種不同情況下進(jìn)行大量路試。但是，車輛設(shè)計(jì)階段無(wú)法路試，只能在專門的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的路試進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)的原則是試驗(yàn)臺(tái)上制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程與路試車輛上制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程盡可能一致。針對(duì)以上問(wèn)題，撰寫(xiě)此文。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本題目來(lái)源與生活，又回歸到生活中去。嚴(yán)格根據(jù)其物理機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)合理的假設(shè)，舍棄一些次要因素，使得復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本文研究對(duì)象與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合緊密，從實(shí)際中來(lái)，回到實(shí)際中去。在解決問(wèn)題的過(guò)程中可以體會(huì)到生產(chǎn)和生活中的實(shí)際優(yōu)化問(wèn)題的各種形式。對(duì)于實(shí)際操作具有指導(dǎo)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文研究對(duì)象與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合緊密，從實(shí)際中來(lái)，回到實(shí)際中去。在解決問(wèn)題的過(guò)程中可以體會(huì)到生產(chǎn)和生活中的實(shí)際優(yōu)化問(wèn)題的各種形式。對(duì)于實(shí)際操作具有指導(dǎo)意義。
獲獎(jiǎng)情況
- 2009年9月全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲得省級(jí)三等獎(jiǎng). 授獎(jiǎng)單位：教育部高等教育司中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)
鑒定結(jié)果
- 2009年9月全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲得省級(jí)三等獎(jiǎng). 授獎(jiǎng)單位：教育部高等教育司中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)
參考文獻(xiàn)
- [1] 陳家瑞，汽車構(gòu)造(第2版) [M ]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004。 [2] 楊麗英,李旗號(hào),謝峰，汽車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)飛輪組及其裝卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2008，10：83-85。 [3] 谷曼，中、輕卡制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J], 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2008，04：75-78。 [4] 馬文蔚(改編)，物理學(xué)(第五版)上冊(cè)[M]，北京：高等教育出版社，2008。
同類課題研究水平概述
- [1] 郝梟雄等，制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的控制方法分析，城市建設(shè)，2010，(20); [2] 谷曼，汽車制動(dòng)器綜合制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，機(jī)械制造，2008,46(6) [3] 谷曼，制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)的研制，2008，25(2) [4] 馬繼杰等，制動(dòng)器慣性臺(tái)架電模擬慣量的研究，汽車技術(shù)，2009，(4) [5] 吳廣順等，摩托車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)電模擬慣量的研究，機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010，(6)
