外文翻译 - 使用滑模控制器增强线控制动系统.doc

1、机电工程学院毕业设计外文资料翻译设计题目: ZQ1050型商用车制动系设计 译文题目: 利用滑模控制器增强线控制动系统 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 正文：外文资料译文 附 件：外文资料原文 指导教师评语： 签名： 年 月 日正文：外文资料译文文献出处：动态系统，测量和控制期刊 2016年4月，第138期使用滑模控制器增强线控制动系统Mostafa R. A. Atia,Salem A. Haggag ,Ahmed M. M. Kamal(1.AASTMT工学院机电一体化,开罗,埃及2.Ain Shams大学工学院工学院工学院,开罗，埃及 3.AASTMT工学院机电一体化,开罗

2、,埃及)摘要：线控制动的重要性(BBW)系统摆脱它取代的事实所有传统的液压制动系统组件和电子信号之间的传感器、控制模块和电动制动执行器。这种转换已经极大地导致了制动系统性能的响应性,与其他车辆子系统的集成,和不同的适应性行为驾驶环境。本研究的目的是调查的滑模控制(SMC)策略提出BBW系统。为了实现这一目标,对BBW系统进行建模并通过实验进行验证。SMC策略应用于模型和验证实验。此外,本研究着重于补偿磨损的影响对制动性能垫。实验研究表明,开发的系统模型给出了匹配结果与实验工作。应用SMC模型显示了良好的性能在打破操作与可接受的错误。应用的SMC试验台显示了良好的性能和可接受的偏差。此外,实验表

3、明,该控制策略能够补偿制动磨损垫,保持跟踪制动命令。关键词：线控制动；滑模控制；建模与仿真1介绍在机械系统中，线控制动是一种重要的安全装置，制动器将运动系统的动能转化为热能，从而使它的速度减慢。随着行驶速度的增加以及系统的不断增加，使得它很难停下来。这是由于产生的热量和产生惯性力的增加，从而影响到机械部件。传统上，使用机械，气动和液压系统的制动力 1 。这些系统包括大量的组件，具有高的惯性。这会导致反应迟钝和低可靠性。此外，该系统降低速度值，制动命令，停止时间是由操作员控制。此外，制动操作的环境条件和制动垫的变化，如磨损的影响，一些现代制动系统被引入来克服这些困难。电动摩擦制动系统采用电流直接

4、控制制动力。它是用在中型拖车 2 。在汽车防抱死制动系统防止锁定车轮帮助司机保持控制制动时在湿滑的条件 3 。楔式制动器是一种完全控制的机电制动系统。它将车辆的动能转换成放大的制动力，使用楔机构。在能源消耗、效率、重量、价格等方面都优4。磁粉制动器采用感应磁场将精细的悬浮铁氧体颗粒连接到旋转的制动轴。它具有消耗较低的电功率和产生更高的电阻转矩的优点，同时具有较低的重量。磁流变（磁）液体制动由一种流体的剪切力传递转矩。制动转矩变化迅速响应外部磁场强度 5 。 在制动系统中,快速从运营商和控制信号制动执行机构是至关重要的。因此,使用电信号代替液压的意思是可取的。因此,X-by-wire的概念是建立

5、在过去的几年里,许多应用程序6。在这个概念下,BBW之一应用前景。电线的存在输入/输出子系统和控制单元之间的简化相比传统制动系统的控制过程。这使得制动系统更安全、响应迅速、可靠。此外,它促进了不同控制算法的使用实现高效的制动性能不同环境和操作条件7。主要有两种类型的BBW8。第一个是电动液压制动,液压系统产生制动力对感官的反应运营商的信号。另一种类型是机电制动器(EMB),电动机产生刹车力。 图1(a)SMC的开关函数和规则和(b)系统 BBW的最重要的一个特点是它的使用复杂的控制器或控制集成的能力在这样的系统。许多研究人员已经测试了不同自适应控制等控制策略9,人工神经网络10,以及滑模11。

6、SMC方法是公认的作为一种最有效的工具用于设计健壮控制器对于复杂的高阶非线性动态植物操作在不确定性条件下。在过去的二十年里,SMC方法得到了更多的关注国际控制社区12。SMC已经应用检查各种系统类型包括非线性系统、多输入多输出系统,离散时间模型,和随机系统。SMC是最杰出的特性是完全不敏感系统参数不确定性和外部干扰13。 SMC利用高速开关控制律来驱动非线性植物的状态轨迹到指定开关表面(S)通过改变开关信号(胡志明市(S)和统一切换收益。此外,切换增益(坐(s)可以多样根据当前状态之间的距离和滑动表面。这种方法叫做quasi-SMC(系统)。图1显示了SMC的开关函数和规则和系统14。电耦合直

7、流齿轮传动电动机译码器交流电动机飞轮刹车圆盘EMBBw制动器图2实验设置2工作目标 断开时的速度减速控制对断时间和力的影响。破碎操作存在着许多不确定因素，如刹车片磨损，这会影响制动性能。大量的工作可以在文献处理BBW主题发现。不同类型的BBW致动器进行建模、分析和控制，如楔形制动器15 19 。线性和非线性的控制策略，处理的制动系统和制动功能本身的复杂性质提出 19，22 。这些方法保证了制动系统的性能，但不幸的是，没有一个工作可以解决制动系统垫磨损问题，这可能会导致制动系统性能下降 23 。一些工作的磨损估计可以找到，这提供了在线和离线的方法，在刹车片磨损估计 24，26 。然而，寻找一种方

8、法，该控制系统可以处理的非线性磨损问题似乎放弃了文学。本研究的目的是开发一种增强的滑动模式控制器，用于控制的速度减速和补偿垫的磨损的影响。要完成这项任务，建立一个模型，打破系统的建立和实验验证。然后，一个SMC模型应用于破碎模型和实验验证。3 BBW实验室设置它连接到免费的转轴与两个飞轮,代表了机器惯性负载。机电BBW轴连接系统(EMBBW)。图2展示了一个示意性的EMBBW。它包括从直流电(DC)齿轮减速电机,这是由速度控制的脉冲宽度调制器的电动机旋转螺母机制,部队的垫磁盘产生制动转矩。一个精确的和可编程的编码器微控制器是用来测量旋转的速度飞轮轴。图3显示了系统框图。达到负载旋转刹车圆盘译码

9、器刹车片直流齿轮传动电动机螺母螺旋机构图2 EMBBW系统示意图EMBBW制动器是控制旋转减速。通过光学编码器输出转速测量并与所需的速度。之间的误差预期的和实际使用速度控制器,其中包含SMC算法来补偿这种误差和保证一个可接受的跟踪系统所需的性能。4 滑模控制系统建模 图3显示，embbw系统由直流电机、丝杠螺母机构、制动盘、旋转惯性负载的方程，描述了机械系统，是由作者 27 发展。直流电动机的电气和机械的方程可以如下所示：图3系统框图 模型模拟使用了MATLAB软件包。然后使用实验室设置,测试进行了验证的模型步制动输入。仿真和测试结果图4所示。结果表明,该模型表示真实系统具有良好的协议。时间系

10、统速度（RPM）模拟输出实际输出 图4步制动的仿真和实际测试结果的输入5 SMC 在这一节中，所提出的滑模控制器进行了解释，建模和验证。考虑的系统是一个很好的例子，变结构的动态系统。该系统可以分解为2个结构。第一可变结构是在制动衬垫不在磨损阶段的接触制动鼓。二是接触相，当垫接触鼓，从而导致主动制动功能。SMC是行之有效的处理这类系统的滑动动作是在这两个系统的结构 12 之间的切换发生。双控制器设计研究。第一个是QSMC，二是提出了有界的滑模控制器（BSMC）两边界：上下。该控制器是用来降低抖振现象的影响，这似乎在原SMC单滑动面。图6显示了2个控制器的切换函数和规则。QSMC方法 12,28

11、弥补制动片磨损的非线性性质的著名的鲁棒性。在这种方式中，所提出的方法确保了一致的制动功能，这是一个重要的纵向车辆制动动力学的要求 使用MATLAB / EMBBW系统模拟仿真软件方案。在图7中,仿真软件屏幕显示的快照仿真框图。仿真软件框图图7表示滑模算法。因为它可以看到实际的和预期的速度之间的误差信号致动器的控制命令切换直流电机进行补偿对于任何非线性导致错误之间输入和输出。仿真结果的样本所示图8所示。在这个模拟过程中,惯性负载的起动速度1500 rpm,停车时间是20年代。减速命令是线性的610 rpm的边界。结果表明,所需的制动时间达到可接受的精度。滑动面,代表所需的速度刹车,后面是和速度范

12、围内。图6(a)的开关函数和规则BSMC和(b)系统电涌保护器的车辆图7的仿真软件的屏幕快照BSMC框图6实验和结果 已经进行了一些实验，以验证所提出的控制器的有效性。QSMC和所得的策略被应用到embbw试验台。惯性负载的起动转速为1500转。停止时间变化从10到20秒的速度减少命令是线性的边界为610转和620转。此外，测试进行了新的和磨损垫。图8显示一个测试结果的样本。数字显示了所需的速度减少命令，它代表的滑动模式表面的上限和下限是SMC的界限。系统速度时间下限上限模拟输出期望速度图8的模拟结果EMBBW使用BSMC(制动时间是20s，误差为610 rpm)的边界 图9显示了应用QSMC

13、目标停止时间20秒610转的边界直线命令的结果。结果表明：实际停车时间为19.93秒，平均速度跟踪绝对误差为30转，标准偏差为18转。而运用类似的试验条件下所得试验结果如图10所示。在本次试验中，实际停留时间为19.99秒，平均速度跟踪绝对误差为33转，标准偏差为25转。在两种情况下，停止时间的误差太小，所需的和实际速度之间的偏差是大的，在第一个5秒，随时间的推移而减小。平均绝对误差及其标准偏差被接受在这种类型的应用程序。此外，还有QSMC和BSMC结果之间无显著性差异。 图11和图12显示的应用与磨损垫embbw所得试验结果。所需的停止时间为10秒的线性制动命令的边界为610转和620，分别

14、为在窄边界的610转的情况下，停止时间是9.8秒，平均速度跟踪绝对误差是32.6转的标准偏差为36转。而在宽界限的620转的情况下，停止时间为10.1秒，平均速度跟踪绝对误差为44转，标准偏差为34转。众所周知，垫的磨损可能会导致在制动系统性能的关键问题。这种易变性使得车辆驾驶员承担全控制车辆纵向动力学更难。因此，安全是一个重大问题，特别是在现在的情况下避免事故，车辆队列，和危险动作。结果表明，所提出的控制器是成功地能够实现所需的停机时间与小错误。系统速度的平均绝对误差较小的情况下，窄的边界比宽的一个。而标准差的标准偏差没有显著差异。此外，在新和旧垫几乎是类似的案例加以表现。时间系统速度绝对错误实际速度下限期望速度上限图9应用系统的测试结果EMBBW(制动时间是20年代610 rpm)的边界 时间系统速度绝对错误实际速度下限上限期望速度图10测试结果应用BSMC EMBBW(制动时间是20年代610 rpm)的边界实际输出绝对错误下限上限期望输出图11测试结果应用BSMC EMBBW与穿垫(制动时间是10年代610 rpm)的边界预期的