摩擦试验机电惯量控制系统的研究

摘要

摩擦材料的性能是评价飞机刹车装置性能的关键指标之一，因此摩擦材料的性能检测试验是飞机刹车装置生产中的关键环节。作为检验材料性能的重要手段，摩擦试验机的试验条件和试验方式对检测的精度具有至关重要的影响。目前，在试验机中一般是利用机械惯性飞轮来模拟转动机械惯量，这种方法虽然可以再现制动机构的工作状况，但是由于试验机中含有一组惯性质量飞轮，导致试验机存在许多缺点与不足，所以摩擦试验机的研究和改进成为各大摩擦材料厂商所关注的热点和重点。电惯量试验机充分利用现有的资源以克服传统试验台的不足，为材料性能检测提供可靠的手段。因此，对电惯量试验机控制技术的研究具有的重要的理论和现实意义。 论文结合实际科研课题，提出电惯量技术，其原理是减小飞轮惯量，利用电机对原系统的惯量进行补偿控制，使其制动效果与原系统一致。论文重点研究了机械惯量电机模拟的原理，通过对试验过程中能量消耗的分析，推导出电机应施加的电磁力矩的递推模型。 电惯量系统最终是通过控制电机的转矩来实现。依据此原理，论文提出由矩阵变换器和直接转矩控制相结合的电惯量系统电力传动控制方案，重点讨论矩阵变换器的空间矢量调制及直接转矩控制原理，提出了电惯量系统电力传动控制的实现方案。由于电机是一个复杂非线性系统，难以建立精确数学模型，采用传统控制策略的效果不理想，电惯量系统采用模糊控制和滞环控制相结合的控制策略，重点设计了电压空间矢量模糊控制器，仿真结果表明该控制策略使系统性能得到明显的提高。 电惯量系统的试验结果表明论文提出的电惯量系统控制方法是可行的。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第1章绪论

1.1引言

1.2摩擦材料性能测试的国内外的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3惯性试验中机械惯量模拟方法及其缺点

1.4论文研究来源和目的及意义

1.5论文的研究内容和结构安排

第2章电惯量试验机工作原理与控制方案设计

2.1机械转动惯量的飞轮模拟和电机模拟

2.2电惯量试验机的结构和工作原理

2.2.1电惯量制动器试验机的结构

2.2.2电惯量制动器试验机的工作原理

2.3试验机机械惯量电机模拟的工作原理

2.3.1电气拖动的动力学方程

2.3.2电惯量模拟的原理及满足的条件

2.3.3电惯量试验机制动过程中能量计算的原理

2.4制动试验过程需施加的力矩和能量分析与计算

2.4.1制动过程中试验机的动力学分析

2.4.2制动试验过程中电动机施加的力矩计算

2.4.3制动试验过程中电机已施加的能量的分析与计算

2.5电惯量系统总体控制方案的设计

2.6电惯量系统惯量模拟计算模块控制方案的设计

2.7本章小结

第3章电惯量系统电力传动控制的研究

3.1电惯量系统电力传动控制方案的选择

3.1.1交流异步电机的矢量变换控制技术

3.1.2交流异步电机的直接转矩控制技术

3.1.3系统中电力变换器的结构及劣势分析

3.2矩阵变换器原理与调制策略的选择

3.2.1矩阵变换器基本原理及基本结构

3.2.2矩阵变换器的调制策略比较

3.3矩阵变换器空间矢量调制策略的研究

3.3.1空间矢量调制方法

3.3.2空间矢量调制矩阵变换器的原理

3.4直接转矩控制系统的原理

3.5电惯量系统电力传动控制方案的实现

3.6本章小结

第4章电惯量系统控制策略研究

4.1电惯量系统的总体控制策略的研究

4.2电惯量系统控制策略的实现

4.2.1电压空间矢量模糊推理控制器的研究

4.2.2滞环控制器的研究

4.3本章小结

第5章电惯量系统的仿真与试验研究

5.1仿真的目的和平台

5.2电惯量系统的仿真

5.2.1模型的各组成部分

5.2.2仿真结果及分析

5.3试验研究和结果分析

5.3.1试验控制方案的设计

5.3.2电惯量系统控制平台的实现

5.3.3试验条件的设置

5.3.4试验结果分析

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果