文献综述-提升汽车底盘测功机试验精度的方法及分析

第15卷第4期2001年12月黑龙江工程学院学报1mo 4001文章号：10087230(200”0403603提升汽车底盘测功机试验精度的方法及分析巢凯年(四川工业学院汽车与交通工程系，四川成都610039)摘妻：在分析汽车底盘洲功机的运动方程的基础，讨论了包括测功机损耗功率、测功机扭振、测功机当量惯量和汽车质量差异等对试验精度有重要影响的几个问题，提出了提高试验精度的方击修正公式并进行了证明。关盘剥功机；汽丰试验中田分类号：，献标识码：卜nI ，cn： eof ey 言底盘测功机(以下简称为测功机)是一种检测汽车整车性能的设备，便于模拟道路行驶阻力，控制行驶状况，能进行符合实际工况的复杂试验，广泛用于汽车的动力性、油耗和排放等性能的检测。作者进行汽车整车性能试验课题时，发现某些国产测功机厂家提供的试验软件采用的试验和数据处理方法不当，如忽视测功机本身的损耗功率、不考虑对测试结果有重要影响的测功机旋转部分当量惯量和汽车质量差异的处理等，以致台架试验结果和道路试验相差甚远，失去了应有的精度。作者提出了提高用删功机进行整车性能试验精度的方法，重新研制了相应的试验软件，取得了满意的效果。本文介绍进行了分析。文中涉及的测功机为电涡流式、双滚筒、带多个飞轮、无反拖装置。1 汽车一道路和汽车一测功机系统行驶阻力的测定为了正确加载，汽车台架试验前均应进行汽车一道路和汽车一测功机系统阻力试验。汽车一道路系统阻力试验通常可按999附件【1】在道路上用滑行法进行。收稿门期：200卜0725作者简介：孽凯年(194扣)男四川上业学院汽4与交通工程乐教授，硕士研究方向：汽乍性能测试舟析、车动打学万方数据第4期 鬓凯年：提升汽车底盘测功机试验精度的方法匣分析 37=争型掣划也)7出 2 出 ”7出 、F=P，V 【2)式中，ms)；汽车动能(kgm2肘一汽车质量(一般取肼，=3肘；括空气阻力)(N)。在无法进行道路试验的情况下，汽车一道路系统阻力可按下式计算：，r抛。孚善堕 (3)式中于一滚动阻力系数；“一坡道角(。)；c。一空气阻力系数；汽车加速阻力为：F：(M+M)矿 (4)用计算法确定道路阻力对汽车轮胎、造型、道路等条件不变的情况下的对比试验(例如改变了发动机或燃料)是很方便的。汽车一测功机系统滑行阻力包括：驱动轮阻力、汽车传动系和测功机传动系阻力(包括摩擦阻力和空气动力阻力)、电涡流测功器冷却风扇空气阻力等。通常很难计算其大小，因此台架试验前应先进行汽车一测功机系统滑行阻力试验以得到其滑行阻力和车速的关系。试验时功率吸收装置不加载，汽车加速到试验要求的最高车速后挂空挡松油门，记录滑行过程中的车速一时间历程。汽车一测功机系统滑行损耗功率为： 耳=誓=争型掣=(丝啦誓(5)1“”一”石”砟=PPy (6)式中，y滚筒圆周切向速度(相当于车速；只一汽车一测功机系统滑行损耗功率；卜汽车一测功机系统动能(哆一测功机旋转部分(滚筒、飞轮、电涡流测功器转子、连轴节、轴等)总当量惯量(b)，等于测功机各旋转部分折算到滚筒所在轴的转动惯量之和与滚筒半径平方之比；M，一汽车从动轮以外的旋转部分当量惯量(一般取M=15M。直接用(5)式求阻力是有问题的。测功机滚筒一飞轮系统是一个典型的多自由度扭振系统，车轮对滚筒的切向力可视作对此系统的动态输人载荷。无论该力是驱动力还是阻力。都不可能平滑变化。例如车轮偏心就会导致较大的周期性的十扰力。根据振动理论，这将导致系统的响应一滚筒圆周速度大小和I 7本身相比虽然不大，但对加速度dP如，道路滑行试验时恒为负值的加速度，在台架滑行试验时不但可能数值忽入忽小甚至可能在某些时刻变为正值。作者多次进行的试验完伞证实了这一点。此外因汽车和测功机传动部件的间隙等因素，也会导致转鼓运动叠加不规则的扭振。因此在(5)式中不能直接用y应先对V除上述渡动的影响，再对其求导后代入(5)式。这属于“事后处理”。对于需要实时加速度数据的场合需另行考虑解决方法，详见后述。2在测功机上对汽车一道路系统的模拟汽车在测功机上总阻力应等于汽车一道路阻力又等于功率吸收装置的施加阻力(电磁阻力)、汽车一测功机系统阻力和加速阻力之和。故电磁阻力应为：F?一?+R=C+(肼+肼，)P+脾，)r (7)式中f。=(丝+M。)矿是测功机加速阻力。汽车一道路阻力拟道路试验的运动方程为：f=C+C+(M+M，)+(朋4哆)8)式中果汽车质量(测功机当量惯量(丝+M，)相等，电磁阻力项量力项)，这是最理想的情况。如果不相等，则出现的惯性力项将会产生一些问题。如前所述，由于转鼓扭振和其他干扰的影响，的测试值不宜直接用于模拟汽车行驶加速度。用三点或五点实时平滑效果也不佳。同时又因(7)式必须实时确定，也不能事后再拟合处理。另一方面，测功机飞轮个数有限，当量惯量不可能适合每一种车型，惯性力项的处理又是不可避免的。下面讨论不同试验情况下此问题的解决方法。3 加速时间如上所述，转鼓加速度不能很好地反映汽车行万方数据黑龙江工程学院学报 2001年12月驶加速度。为此加速试验中索性取消电磁阻力(7)中的听惯性力项，试验后再对结果进行修正。下面推导修正公式。运动方程(8)中轮胎驱动力毛是汽车传动系机械效率，验时要求在发动机达到最大功率对应的车速换档，因此总传动比加速试验时要求油门全开，故此轮胎驱动力，发动机转速成比例)的函数。汽车道路阻力样，从(8)式可得： 拉(M可赫)式中是电磁阻力(7)式中有惯性力项时车速从果试验时取消电磁阻力(7)式中惯性力项，运动方程(8)变为C=C+C+(托+哆。)y。=I+(朋。+M，)矿6 (10)(7)中的是测试值，而(8)、(10)中的dy者意义不同。进行同样的推导，从(10)式可得： ，=(可南)式中t是电磁阻力中无惯性力项时车速从矿。加速到较(9)和(11)可得：矧器 (12)仁。蔚 12)这里t不能用(11)计算，而是加速时间的实测值。试验中取消了电磁阻力中的不可靠的惯性力项，和理想结果相比，它有误差。用(12)式对其修正可消除这种误差，得到较准确的加速时间f。4加速试验时的行驶距离对测试得到的系曲线拟合平滑，再利用(12)式，可得出y其积分即可得出较准确的行驶距离。5滑行时间和距离模拟道路滑行试验和前述的不进行任何加载的删功机阻力试验不同，耍加载道路阻力。该试验数据可和道路滑行试验数据比较，想校核作用。也可用于对比试验。由于第4节的推导也适用于本试验(不同的只是驱动力f=o)，敌第4、5节的有关试验时间和距离的结论也适用于本试验。6 多工况油耗和排放试验在测功机上按0“汽车燃料消耗量试验方法”或999“汽车排放污染物限值及测试方法”试验时，电磁阻力中应包括惯性力项，但加速度不采用不稳定的测试值，改而采用标准中的规定值。7底盘测功试验底盘测功试验一般是在恒速、油门开度最大状态下进行加载自动进行。应注意的一点是底盘输出功率应是功率吸收装置所吸收的功率与测功机损耗功率(5)式】之和。8结论1)因底盘测功机滚筒扭振和其他干扰，滚筒圆周加速度有较大渡动，影响试验精度在处理式验加载和试验结果时，对不同的试验可采取i、列措施消除这种干扰的影响。2)求汽车一测功机系统滑行损耗功率时应先对v基求导后再加入(5)式。3)加速或滑行试验时取消电磁阻力中的惯性力项，加速时间用(12)式修正，加速距离按第5节所述修正。4)多工况油耗或排放试验时，电磁阻力中的惯性力项中的加速度采用标准中的规定值计算。参考文献车排放疗染物限值殛测试方珐【s】北京中国标准出版社1钾9【21余志生擐车理论【京：中国机械出版社，2000【31卫修敬，龚抓底盘删功机模拟汽年瘴动阻力的研究，第3届全国柳津凡学出版，1993责任编校：王克黎】万方数据提升汽车底盘测功机试验精度的方法及分析作者： 巢凯年作者单位： 四川工业学院汽车与交通工程系,四川成都,610039刊名： 黑龙江工程学院学报英文刊名： F F (期)： 2001，15(4)被引用次数： 3次参考文献(3条)车理论 标底盘测功机模拟汽车滚动阻力的研究 1993相似文献(10条)东雷 基于其微机控制采用的是多台且多次到现场进行试验,熟悉试验台工作过程的基础上,结合计算机控制、接口技术和自动调节原理等方面的知识,凯年 汽车底盘测功机试验数据分析与处理 1(4)在分析汽车底盘测功机运动方程的基础上,讨论了包括测功机损耗功率、测功机扭振、测功机当量惯量和汽车质量差异等对试验精度有重要影响的几个问题,江胜 基于微机控制的申克底盘测功机汽车试验系统 1998该文介绍了一种基于微机控制下的底盘测功机汽车试验系统,泽玉 底盘测功机计算机控制系统的研究和开发 1996用于二轮、四轮和六轮驱动汽车试验用电模拟底盘测功机是目前世界上最先进和最复杂的汽车整车试验设备之一,目前为止,究其结构特点、控制原理及相应的试验方法,轴式底盘测功机的结构原理,盘测功机上用于汽车排放耐久性试验的驾驶机器人 文版）2005,21(1)盘测功机道路阻力模拟策略和基于B/重讨论了驾驶机器人的构成,汽车性能自学习算法,驶机器人还具有控制参数在线补偿能力,驶机器人车速控制精度在2 km/度高,重复性好,可以消除汽车试验中人为因素的影响,晓冰 基于驾驶机器人的室内汽车排放耐久性试验系统的研究与工程实现 2005汽车保有量的快速增长，使得汽车排放的尾气对环境的影响日益严重，针对汽车排放的法规也日益严格。我国型汽车污染物排放限值及测量方法()中规定汽车必须按照型试验的循环行驶工况进行8万公里的试验以检测车辆排放控制系统的耐久性能，该试验如果由试验人员在汽车试验场的道路上进行，需要投入大量的人力和财力，试验时间长，而且试验受天气和人为因素的影响，实验的客观性、准确度和重复性均难以控制，导致排放法规难以执行。本论文以汽车排放耐久性试验系统项目为背景，研究利用驾驶机器人替代人类试验人员在室内的底盘测功机上进行汽车排放耐久性试验的方法，论文的主要研究内容包括：1对汽车道路行驶动力学特性的室内模拟与加载方法进行了研究，着重解决了汽车排放耐久性道路试验的室内模拟原理和方法，采用底盘测功机作为试验环境。2在研究汽车动力学特性的基础上构建驾驶机器人的汽车尺寸与性能自学习方法。详细分析了汽车发动机空载和有载模型、制动器特性、变速器换挡规律、换挡品质和油门/制动切换控制特性，为驾驶机器人的运动控制奠定基础。同时为提高驾驶机器人的车型适应能力，研究了汽车性能的自学习方法。3设计并工程实现了汽车驾驶机器人系统。提出驾驶机器人执行机构必须具备的自由度和操作特性，同时研究了驾驶机器人油门机械腿、制动机械腿、离合器机械腿和换挡机械手的驱动方式，并设计了相应的伺服控制回路。完成汽车驾驶机器人的传感检测控制系统的硬件电路设计，对进行试验所必须具备的各类传感器信号进行调理，并设计了基于现试验的远程维护和监控功能。4研究驾驶机器人综合控制策略，实现循环行驶工况的车速跟踪。提出驾驶机器人多层递阶控制模型，在分析各种循环行驶工况的基础上完成驾驶指令的定义。提出驾驶机器人多手/腿协调配合控制模型以实现油门/制动/离合/换挡的协调配合控制。设计了相应的控制算法，完成汽车起动、换挡、加速、等速、减速等工况的车速跟踪控制。同时为了保证长时间试验的控制精度，提出了控制参数的补偿优化算法、行驶路程补偿方法和离合器接合区自补偿算法。5排放耐久性试验研究和结果分析。利用驾驶机器人在底盘测功机上进行了长时间汽车排放耐久性试验，并和汽车试验场上的由人类试验人员进行驾驶操作获得的试验曲线进行对比。经过历时三年的研究开发和多种车型长时间的排放耐久性试验，结果表明：利用驾驶机器人进行试验对于减轻人类劳动强度，降低试验环境对试验人员的伤害，提高试验效率、试验结果的客观性和准确度，节省试验费用，进而加速汽车研发进度都有重要的意义。本文的研究成果已经通过了国家环境保护总局组织的鉴定。车驾驶机器人车速跟踪控制策略研究 6(18)提出利用驾驶机器人在底盘测功机上代替人类驾驶员控制试验车跟踪循环行驶工况车速的方法,速跟踪控制方法保证了车速跟踪的精度,驶机器人具有良好的车型适应能力,同时车速控制精度在2 km/度高,重复性好,付义 电动汽车试验台总体设计与技术研究 2006目前，国内外进行电动汽车的研究主要通过计算机仿真、室外道路实车试验和室内台架试验三种方法来进行，本文分析了这三种试验方法的优缺点，指出了室内台架试验的优势所在。而室内台架试验一般有在底盘测功机上直接进行试验和台架模拟试验两种形式，底盘测功机试验不能在电动汽车的研究和开发前期提供必要的动力匹配、能源管理系统、电机及其控制系统、制动能量回收以及混合动力电动汽车的动力耦合控制等所用的试验平台，台架模拟试验能够弥补底盘测功机试验的不足，为电动汽车关键技术的研究提供一个真实的试验环境，找出合理、可靠的设计方案。因此，开发电动汽车试验台具有十分重要的意义。在进行电动汽车试验台的总体设计时，采用了模块化的设计思想，使试验的应用范围较广，试验对象覆盖面较宽，具有通用性和可扩展性。根据试验台的功能要求，按照模块化设计思想，本文将试验台的建设划分为电机控制及其测试模块、整车平移惯量模拟模块、行驶阻力模拟模块、能源管理模块、制动能量回收模块和混合动力电动汽车的动力耦合控制试验等六大主要模块。由于条件的限制，在满足课题研究的情况下，试验台第一阶段的建设首先完成前四大模块的设计和开发工作，其它两个试验模块将根据以后研究工作的需要逐步完善。根据实验室的具体情况，结合已开发的大客车底盘综合试验台，本文提出了电动汽车试验台建设的结构方案，讨论了试验台开发的可行性、关键器件选型和试验台相关参数的测试技术等；给出了整车惯量模拟模块、能源管理模块和电机控制及其测试模块的总体设计方案。最后，本文还讨论了电动汽车试验台行驶阻力的加载控制系统，出了整车性能的台架试验方法，并分析了影响台架试验精度的因素，提出了部分解决措施。车驾驶机器人关键技术 然科学版）2005,26(1)为了适应日益严格的汽车尾气排放标准,根据驾驶动作的要求讨论汽车驾驶机器人执行机构及传感器检测和驱动控制系统,对驾驶机器人多层控制模型进行研究,并分析了自学习和自补偿算法、车速预瞄跟踪控制方法、驶机器人的车速控制精度在2 km/丙军 汽车污染控制装置8万公里耐久性试验技术研究与工程开发 2006安全、节能与环保是汽车工业发展的三大关键问题，自八十年代中期，由于环境保护的意识不断加强和提高，汽车尾气排放法规日益严格。型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)中规定汽车必须按照称为耐久性能，该试验如果由试验人员在汽车试验场的道路上进行，需要投入大量的人力和财力，试验周期长，而且试验受天气和人为因素的影响，试验的客观性、准确度和重复性均难以控制。为此，论文在汽车污染控制装置耐久性试验系统相关关键技术研究的基础上，开发了汽车污染控制装置耐久性试验系统。论文的主要研究内容包括：1对汽车道路行驶纵向动力学特性及台架模拟与实现方法进行了研究。理论分析了汽车在平直道路上所受各种阻力，如滚动阻力、加速阻力和空气阻力等，并对试验车在双滚筒式底盘测功机上的受力进行了计算，给出了滑行法测