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（另起页；范例摘（号，宋体，加粗，居中，上下空一行（正文共400—600个字；小四号，宋体，行距为固定值20磅，段首行空两PID控制不能取得满意的控制效果。针对这种系统，本文采用了PID控制更加令人满意的效（3—5个；小四号，宋体；之间用分号隔开；最后一个不打标点（另起页：外要范例；英要和应该是中要和的翻译（号，TimesNewRoman字体，加粗，居中，上下空一行（正文：TimesNewRoman20磅Inthispaper,multivariablepredictivecontrolalgorithmanditsapplicationtothecontroloftheenvironmentaltestdeviceareintroducedparticularly.Thetemperatureandhumiditycontrolsystemoftheenvironmentaltestdeviceischaracterizedaslongtimedelayandseverecoupling.Therefore,theroutinePIDcontroleffectisunsatisfactory.Inthiscase,thesimulationofthetemperatureandhumiditycontroloftheenvironmentaltestdevicebasedonmultivariablepredictivecontrolalgorithmismade.Predictivecontrolalgorithmisoneofcontrolalgorithmbasedondescriptionofsystem’sinput-output.Itsthreebasicprinciplesarepredictivemodel,rollingoptimizationandfeedbackcorrection.Itchoosesunitstepresponseasitspredictivemodel,sothatthemodelingprocessissimplified.Inaddition,goodcontrolanddecouplingeffectscouldbepossessedbymeansofselectionsuitableparameters.Inthispaper,theenvironmentaltestdeviceisintroducedbrieflyandtheexistingproblemsareshowed.Thenmultivariablepredictivecontrolalgorithmispresentedparticularly,includingmultivariableauto-balancesystempredictivecontrolalgorithmandmultivariableauto-unbalancesystempredictivecontrolalgorithm.Next,systemmodelingprocessandcorrespondingsystemmodelareproposed.Further,themultivariablepredictivecontrolalgorithmisappliedtothetemperatureandhumiditycontrolsystemoftheenvironmentaltestdevice.Finally,thesimulationresultsarecompared.ResultsofthesimulationshowthatmultivariablepredictivecontrolalgorithmcouldbeusedinthosemultivariablesystemlikethetemperatureandhumiditycontrolsystemoftheenvironmentaltestdeviceandthecontrolresultwouldbemoresatisfactorythanthatoftheroutinePIDcontrol.Keyword（TimesNewRoman字体 号，加粗，居左）:MultivariablePredictivecontrolEnvironmentaltestdevice（TimesNewRoman字体，小四号（另起页 范例（号，宋体，加粗，居中，上下空一行 由电脑自动生成（各章题序及标题：小四号，宋体，加粗，居左；其余用小四号，宋体摘 Ⅰ Ⅱ第一章引 预测控制概 环境试验设备简 主要研究工 本文安 基础知识介4.52.2.262.3第三章环境试验设备介绍及建模研 环境试验设备介 简 环境试验设备的结构及硬 环境试验设备控制的难 环境试验设备的建模研 环境实验设备的模型概 飞升曲辨识环境试验设备的数学模 本章小 第四章多变量预测控制算法的研究与推 多变量预测控制算法的推 仿真研 本章小 第五章多变量非自衡系统预测控制算法的研究与推 多变量非自衡系统预测控制算 单变量非自衡系统预测控制算 多变量非自衡系统预测控制算 本章小结 环境试验设备的预测控制研究 .2对象特性分析 6.2仿真控制实验 6.2.1参数选 参考文献 附致第一章FormulaSAE，是由各国SAE，即汽车工举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或举办的一项学生方程式比赛，要求在一年的时间内制造出一列举的所有项目业余休闲。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由8个国9300多支来自全球顶级高校的车队参与的青年工盛会目前中国FSC活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。要求各参赛队按照赛事规则和制造标准，用1年的时间自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲，并携该车参加全部或部分赛事环节。华南理工大学方程式队已经参加了5届大学生方程式大赛，是最早参加此项赛事的高校之一。的各系统每一年都在进步，无论是从效率层面，轻量化层面，或者是人机工程方面。在2014年十月在襄阳举行的第五届FSC中，本校的两部克服重重，最终突破重围，获得电车总成绩第四，油车总成绩第十的成绩。而这第六届的也提出了更高的要求，以求在2015赛季的FSC大赛上取得突破FSAE制动系统设计的关键就是提供符合赛道状况的可靠的制动力在满足总FSAE制动系统的设计将1-22014SPowerV1-22014SPowerEOneFSC大学生方程式大赛是一项方程式级别的综合性比赛，的设计是以满足国内外FSE制动系统的设计流程和方乘用车有非常多相似之处，尤其是DFEA软件协助下，制动系统的设计周期大大减少。相对于乘用车，FSE的总质量比较小所以赛规要求并不能使用助力装置。近十几年由于长距离下坡导致制动盘发热引起制动失效而造成的屡屡发生，制动盘的热衰减效应也开始引起诸多国内汽车厂商的注意。经过十几年的发展，国内对制动如今国外车队已经在保持制动温度上取得了较大的进步，利用空气动力学，在的前翼和立柱上安装了导风装置，在行驶的过程中对制动器与制动盘进行散热，让(a)国内某大学大学踏板总成 图1-3FSAE制动系统踏板总成常见形式核。随着FSAE赛事的发展，OptiStruct的结构拓扑优化的也开始运用在FSAE的赛车上，据一片国外关于制动踏板的拓扑优化的，在进行拓扑优化之后，制动踏板22%UniversityofCalifornia,SanDiego的FSAE的队伍在2006年对悬架的摇臂的优化后其质量减轻24.3%，刚度提高29.7%。由此可见，FSAE上拓扑优化的应用是提高性能，尤其是轻量化方面，重要的一个发展第六届制动系统主要是要设计出一套满足2014年FSC大赛规则的制动系统架系统机构。并设计出一套适合FSAE制动系统的排空机构。主要内容如下。(6)(4)HyperWorksCATIA、ANSYS等电脑辅助设计软件来进行制动系统的优化和校核。以设计出一套适合FSAE赛事，易于安装，具有高可靠性，并兼顾轻量化传递装置：把能量传到制动轮缸以产生制动力，在FSAE中就是制动的管以分为鼓式和盘式制动器两种。鼓式制动器主要应用在车或者车用车上。盘式制动器抗水性能好，热稳定性优越，制动器效能受摩擦系数影响小，散热良好盘两侧都有促动装置（活塞）1-4（a）。(2）

1-4(1-5（c）(a)滑动钳盘 1-5FSAE制动总成的形式与布(1)汽车的制动管路布置一般分为以下五种形式：II型，X型，HI型，LL型，HH图1- 制动系统管路的布HH型是其中最安全的，因为当其中一条管路破损失效之后，剩余的另大增加，而且增加了制造成本。HLHH型，但因其布置并不对称，失去制动力瞬间会产生失稳可能。X、LL型的管路在一边管路失效后还能保持一半的制动力，并且能保持相对稳定。II型是最为简单的布置方式，前后制动器分别容易出现转向过度的现象，产生甩尾，易发生事故。FSAE车重小，行驶时间短，对操控性要求高，所以选择II型的管路布置比较合理。1-7第二章2-11m2m3N4N5N6L7891φR0.3-Μ今年总布置要求总质量对比去年下降10kg，对制动系统的轻量化要求是减重2.2.1制动时的受力情况分2-2序 参 符 单

2-2常用符号参数（续

制动强 由于FSAE的车速比较低，为了计算简便，忽略空气阻力和滚动阻力以及旋转质量的惯性阻力矩等的影响，并将轮胎的弹性迟滞效应忽略。则的受力模型如vFz图2-1制动受力分析示意2.2.2制动主要参数的计对前后轮接触点中心列平衡方程，令M0FLGbmduh

dtGamduh

gduGgduLgduGgduLz定义 的制动强度z与du的关系是zg=du，则方程（2-3（2-4）可简 FG(bzh

G(azh

z Fxb就近似与制动时地面提供给当前状态下的最大附着力F相等。因此有Fxb

(Mm)

g

用热熔胎的FSAE，这就意味着轮胎的温度越高越有利于提高制动力。将式（2-10）代入（2-3FG(bh

G(ah

（2-z 由（2-5（2-6）可以计算得出，在不同制动强度时的地面对前后轮的法向作用力，进而得到不同制动强度下的轴荷分配比。根据总布置参数第六届的周力力力001

0 10111213141516后轮法向反作用力 前轮法向反作用力从往年的可知常用的制动强度是1.0-1.2，由上表可以看出，通常制动工况时轴荷发生较大转移，前轴的载荷将大大增加。据《Tunetowin》一书上的理论，因为相对于早进行制动的，晚制动的以更高的速度行驶多一段路，在入弯时迟踩刹车将会使圈速提高。第六0 10111213141516后轮法向反作用力 前轮法向反作用力72.442-5小了的轻量化空间。2-5后轮同时抱死。根据《汽车理论》这三种情况将会对的稳定性产生不同的影2-6；若前后轮同时抱死，则前后轮都失去转向能力，车辆也保持稳定状2-7。因此一辆必须具有合理的制动力分配系统以满足不同的路面状况时制动力的合理分配。但由于规则规定，大赛电子制动力分配系统。因此FSAE的个折中的方案选择一个合适的制动力分配比使在比赛过程中能达到前轮先抱死或FufFur的关系曲线我们称之为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，也成为“I在不同附着系数下，前、后轮同时抱死的条件应为前、后轮地面制动力F、与制动时地面对前、后轮的最大附着力Ff和Fr

FxbFxbf

（2-

（2-

（2-1112131415消去得

1Fxbr21

baGhb2Ghb24LhggG

（2-I曲I曲0I曲II曲前轴制动力后轴制动力

2-8IFxbfFxb的比值，定义为制动力分配系数β

FxbfFxbr作为因变量，那么β曲线将是一条过原点的直线，其斜率tan为：tan

FSAE没有倒档，故制动过程中，前轮的制动力总大于后轮制动力≥0.5，故tan≥1Iβ交点的状态下的附着系数定义为同步附着系数0

000

取地面附着系数1.4

β=0hgL

(2-0I0I后周制动力001.69，但这只是极限工况下的数值，1.1-1.4附着系数也不尽相同，实际的中很难做到前后轮同时抱死，故只需做到前轮先抱ii

（2-2利着12利着10 0.70.8 1.41.5制动强度

Ez b/

h/则前轴制动效率为

frEz a/Lr (1-β)rhg/

（2-2-11前后制动效率前后制动效率曲10 0.70.8 1.41.5附着系数制动效率由图可知，当在i=1.460%以上，且都是前路先抱死。在直线行69%，在i≤1.41.4g100%，轮胎的附着力全部用于制动，轮胎接近抱死。若制动的度继续增加，则会导致的制动效率急1.4通过以上计算可以得出前后制动分配比β=0.7240.724.

（2-

FmrFpUp(1Ub

P

（2-f2 f2rr

P

FpUp(1Ub

22

nFUURF

f pb

cf

22 nFU(1U)RF

r

cr

22

R=nμFpUpUbRdf

22 22

R=nμFpUp(1-Ub)Rdr

cr

2222

RR(bzh)

gTFRR(azh)

xbr g1.4矩，因此：

Tf

Tr

FSAE2-4APRACING2-4常见制动主缸与卡钳的类型（续APRACING4APRACING242出于方面和轻量化方面的考虑，最终确定使用ISR22-048作为前轮卡钳，ISR22-049ISR22-010。接下来则要验证这款主缸是否符合于第六届的制动系统的要求。通过上方程（2-28）至（2-35）可得下表：1N2534m5m678N9Nm NNmmμ1.4Tf263.91动力矩为Tr100.43238N卡钳为Tcr100.56

264.55，比为β=0.724，ISR22-010，ISR22-04822-049，0.57，5。针对赛场的实际情况对参数选取的合理性进行了论证，确保所选制动系统参数能去报在比赛过程中可靠高效地工第三章缸；尽可能完成轻量化的目标；具有良好的安装性能；当然在范围内要满足强3-1。原因是第五届的制动踏3-1FSAE20143-2。由图可见，3-22015踏板只受xy利用简单的材料力学理论就可以列平衡方主缸安装孔以及制动踏板安装孔的3-1。xy-z00000Hypermesh3-3.3-3往届使用7075铝合金制造可兼顾可靠性与轻量化，第六届制动系统将继续使用7075来制造制动系统的重要部件。其弹性模量E72.0GPa，泊松比λ0.33，密度ρ2.81kg/m3。由于对于底座上的点无法确定其最大位移的极限，故只能将我们0.3%3-4. 3-420153-4CATIA3-53-52015Hyperwork3-6。b）20153-620153-72014174Mpa,7075505Mpa，安2.93-2。重量-最大形变-

- 3.1.2件，然后进行优化，在进行校核后确定踏板的原始设计空间如图3-8。图3-82015制动踏板设计空 图3-92015制动踏板等效应力云Hypermesh2000NHyperworksOptistructure3-9。CATIAHyperworks3-10 3-9201596.83Mpa，7075505Mpa，5.2，1.21mm（3-10）3- 3-102014重量--最大形变

- -12.7%，油门拉线的布第五届的制动油门拉线（3-11）都存在一定的缺陷，在车手踩油门的时候脚容易与油门拉线支座发生碰撞，对油门拉线支座的造成影响。在2014年FSC大赛上，这种不合理的布置对同车手开车时的状态造成很大的干扰，很多时候车手3-11201490°11736.5mm这两者是的，要使油门拉线的行程达到36.5mm就必须把油门拉线支座中心距81.4mm。显然如果继续保持如第五届的油门拉线13 图3-13国外车队油门拉线布置形式3-14油门拉线位移与踏板角度关系5017192123油门拉线位移与踏板角度关系5017192123踏板角度油门拉线位移油门踏板的建

3-17。油门拉线的曲柄连杆机构为了M3∅23-16而在滑块导轨方面则用到了国产精密微型直线导轨滑块滑轨MGN73-183-19国产精密微型直线导轨滑块滑轨 图3-16油门踏 3-20。管路的布置则是另外一项制动系统重要的任务。会导致左右制动力不相同，是制动时不能保证其方向稳定性《Tunetowin》一5%3-21。前管路总长度为1964mm，3884mm。前、后左右管路长度分别相等。 图3-20制动踏板总成模 HperworksOptistruc54%0.188kg，并提高了踏板总成的强度，使踏板总成底座的最大应力降174.6Mpa0.467mm12.88%至0.121kg，同时保证了强度和刚度较上一届无太大变化。总体来看本届制动系统第四章制动盘属于簧下质量，簧下质对稳定性的影响较大，降低簧下质量可以增大的车轮固有频率和阻尼比，使车轮部分的动载荷下降，继而减少转向瞬轻量化，以求达到极佳的稳定性。另一方面，制动盘摩擦系数的稳定性，取决升高，当温度不断升高将使制动液汽化，使制动失效。第五届的制动盘（如图4-1）与国内外一下同样使用十寸轮辋的的制动盘，发4-3。但是制动盘的热容量与制动盘的体积2Cr13，成分为马氏体时效钢。图4-12014制动 4-32015取制动盘的厚度为5mm，工作面宽度为31，具体参数见最后图纸制动盘的力学校4-1。由于前轮的制动时的荷载远大于后轴，故只用做前4-2。项 符 数μ4-222-25mmISR29-0021427150-2504.6-5.04-4。a)2014制动盘等效应力云 178.1Mpa，2Cr13635Mpa，3.50.25mm0.594kg0.550kg7.4%。制动盘热力学分制动盘的热分析已经成为了近几年FSAE必不可少的一项制动盘校核。随着比过高而下降。这种情况的出现非常，会导致制动效率下降甚至制动失效。所以对（1）在制动的过程中加速度是恒定的，即制动盘处于稳定工况的1.5%，故忽略轮毂和