DE3347182A1

DE3347182A1 - Verfahren zur schwungmassensimulation bei pruefstaenden

Info

Publication number: DE3347182A1
Application number: DE19833347182
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr.-Ing. 8520 Erlangen Tröndle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-07-04

Description

Verfahren zur Schwungmassensimulation bei Prüf ständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schwungmassensimulation bei Prüfständen, bei dem mit dem Prüfling eine elektrische Maschine gekuppelt ist, die entsprechend dem geforderten Zusatzträgheitsmoment aussteuerbar ist. (Vgl. BBC-Nachrichten 1982, Heft 2, Seiten 59 bis 65).
Bei z.B.herkömmlichen Bremsprüfständen speichert eine passende Schwungmasse die kinetische Energie des Fahrzeuges. Ein elektrischer Antrieb beschleunigt die Schwungmasse auf die Drehzahl, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Mit dem Prüfling wird dann die Schwungmasse je nach Versuchsprogramm abgebremst. Dabei ist der Antrieb abgeschaltet. Die Bauform wird kürzer und die Umrüstzeiten entfallen, wenn der Prüfstand eine zeitlich konstante Schwungmasse enthält. Diese Schwungmasse und der elektrische Antrieb liefern dann die dem Fahrzeug entsprechende kinetische Energie während des Bremsvorganges. Ein Teil des Fahrzeugträgheitsmomentes wird also während des Bremsvorganges simuliert.
Das durch den elektrischen Antrieb aufzubringende Moment ist dabei gleich dem Differenzträgheitsmoment mal der Winkelbeschleunigung. Auf dieser Basis werden z.B.
bei Fahrzeugrollenprüfständen bereits Trägheitsmomente simuliert. Die hierbei erforderliche Rückkopplung der Winkelbeschleunigung läßt aus Stabilitätsgründen nur einen relativ eingeschränkten Bereich der zu simulierenden Schwungmassen zu. Außerdem lassen Dämpfung und Schnelligkeit sehr zu wünschen übrig.
Bei einem Bremsprüf stand ist das Bremsmoment mit sehr guter Dynamik und hoher Genauigkeit meßbar. Wird das Bremsmoment zur Bildung des Zusatzmomentes verwandt, so treten keine Stabilitätsprobleme bei starrer Verbindung von Prüfling und Belastungsmaschine auf. Nachteilig ist jedoch, daß die Schwungmassensimulation durch Reibung verfälscht werden kann und außerdem hinsichtlich der einzelnen Parameter Unsicherheiten herrschen, da es sich um eine Steuerung handelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem im Rahmen der Stellbegrenzungen beliebige Schwungmassen sehr genau nachgebildet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: a) die aus dem vom Prüfling aufgebrachten mechanischen Moment und dem geforderten Trägheitsmoment ermittelte Sollbeschleunigung der elektrischen Maschine und die aus der Änderung der Drehzahl der Maschine ermittelte, tatsächlich vorhandene Istbeschleunigung der Maschine sind miteinander verglichen worden und b) abhängig von der Differenz wird das Moment der elektrischen Maschine derart nachgeregelt, daß die beiden Beschleunigungen übereinstimmen.
Hierbei wird von der Überlegung ausgegangen; daß die Solldynamik des Antriebs, d.h. der elektrischen Maschine folgenden Wert hat: wonach Tmw die mechanische Zeitkonstante der. zu simulierenden Last, d.h. dem Fahrzeug,25-dle normierte Winkelbeschleunigung und Mmech das vom Prüfling aufgebrachte mechanische Moment ist.
Durch Regeln der Beziehung wobei Tg die Glättungszeitkonstante der Geber für Moment und Drehzahl ist, wird die erforderliche Schwungmasse exakt simuliert.
Um bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren die Einschwingzeit noch zu verkürzen, ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Regelung auch eine Vorsteuerung vorgenommen wird. Dies geschieht z.B. dadurch, daß dem Momentenregler der elektrischen Maschine zusätzlich ein aus dem mechanischen Moment des Prüflings abgeleitetes Vorsteuersignal aufschaltbar ist.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert: Der Prüfling 1, z.B. eine Verbrennungskraftmaschine, ist starr mit einer elektrischen Gleichstrommaschine 2 gekuppelt, die die Last simulieren soll. Aus dem vom Prüfling 1 aufgebrachten und z.B. durch einen Meßgeber 9 erfaßten mechanischen Moment MmeCh wird nach einem Glättungsbaustein 10 mit der Übertragungsfunktion 1/1+sog in einem Baustein 4 durch Division mit dem gewünschten Trägheitsmoment - als Zeitkonstante TmW normiert-ein Wert gebildet, der der erforderlichen Sollbeschleunigung JL S der Maschine 2 entspricht. Das mechanische Moment 5 ist dabei entsprechend der Zeitkonstante Tg geglättet.
Die erforderliche Sollbeschleunigung JQ wird mit der tatsächlich vorhandenen Istbeschleunigung dl i in einem Beschleunigungsregler 7 verglichen. Die normierte Istbeschleunigung til, wird aus dem Signal der Tachometermaschine 3, die mit dem Antrieb 2 gekuppelt ist, durch Differentiation in einem Baustein 5 entsprechend der Glättungszeitkonstante Tg ermittelt, wobei die Übertragungsfunktion lautet sTg . Das Ausgangssignal des Reglers 7 dient als FührGñ0tsiignal für den Stromregler 8, d.h. dem Momentenregler der elektrischen Antriebsmaschine 2.
Zur Erhöhung der Regeldynamik kann zusätzlich dem Stromregler 8 ein dem Moment des Prüflings 1 proportionales Signal über einen Korrekturbaustein 6 aufgeschaltet wer den.
2 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1.,Verfahren zur Schwungmassensimulation bei Prüfständen, bei dem mit dem Prüfling eine elektrische Maschine gekuppelt ist, die entsprechend dem geforderten Trägheitsmoment aussteuerbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) die aus dem vom Prüfling (1) auftebrachten mechanischçn MQmeçnt (MmeCh) und dem geforderten Trägheitsmoment (TmW) ermittelte Sollbeschleunigung (JL s) der elektrischen Maschine (2) und die aus der Änderung der Drehzahl (Jl) der Maschine (2) ermittelte, tatsächlich vorhandene Istbeschleunigung (#i) der Maschine (2) werden miteinander verglichen und b) abhängig von der Differenz wird das Moment der elektrischen Maschine (2) derart nachgeregelt,daß die beiden Beschleunigungen übereinstimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß dem Momentenregler (8) der elektrischen Maschine (2) zusätzlich ein aus dem mechanischen Moment (Mmech) abgeleitetes Vorsteuersignal aufgeschaltet wird.