DE4025356C2

DE4025356C2 - Test bench with flywheel simulation

Info

Publication number: DE4025356C2
Application number: DE19904025356
Authority: DE
Inventors: Reinhold Bendel
Original assignee: Cegelec AEG Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Current assignee: AEG Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2010-08-11
Also published as: DE4025356A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a test bench according to the Preamble of claim 1.

Ein Prüfstand, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art ist aus der Firmendruckschrift "Automatisierungs- und Antriebstechnik für Prüfstände" der AEG Aktiengesellschaft Frankfurt/Main Nr. A 842 V, 4.8. 1/0787, 1987 bekannt. Bei diesem Prüfstand wird das Abbild des Beschleunigungsmoments bei unveränderlicher Schwungmasse des Maschinenläufers durch Differentiation der Drehzahl mit Hilfe einer Rechenschaltung gewonnen. Mitlaufende Schwungmassen anderer Übertragungselemente können in gleicher Weise simuliert werden.A test bench, which in the preamble of claim 1 described type is from the company publication "Automation and drive technology for test benches" by AEG Aktiengesellschaft Frankfurt / Main No. A 842 V, 4.8. 1/0787, Known in 1987. The image of the Accelerating torque with constant flywheel mass Machine runner by differentiating the speed with the help won an arithmetic circuit. Moving flywheels other transmission elements can in the same way can be simulated.

Bei einem bekannten Getriebsprüfstand wird ein Trägheitsmoment elektrisch simuliert. Die zeitlich richtigen Simulationsdrehmomente werden mit einem elektrischen Rechennetzwerk aus der Bewegungsgleichung für rotierende Körper ermittelt. Aus dem Ankerstrom einer Gleichstrom- Antriebsmaschine wird ein Drehmoment-Istwert berechnet, der mit einem Simulationsmoment verglichen wird, das aus der Differenz zwischen dem Prüfstandsträgheitsmoment und dem Trägheitsmoment des nachzubildenen Prüflings gebildet und mit der zeitlichen Ableitung der Drehgeschwindigkeit der Antriebsmaschine multipliziert wird (BBC-Nachrichten 65/(1983), H. 11, S. 385-392).In a known transmission test stand, an moment of inertia electrically simulated. The right ones Simulation torques are calculated using an electrical Computing network from the equation of motion for rotating Body determined. From the armature current of a direct current Actuator is calculated an actual torque value that is compared with a simulation moment resulting from the Difference between the dynamometer moment of inertia and the Moment of inertia of the specimen to be simulated is formed with the time derivative of the rotational speed of the Prime mover is multiplied (BBC News 65 / (1983), H. 11, pp. 385-392).

Bekannt ist ein Bremsenprüfstand mit Schwungmassensimulation. Bei diesem Bremsenprüfstand ist zwischen einem Prüfling und einem festen Anschlag ein Drehmomentaufnehmer angeordnet, dessen Meßwert im Bremsbetrieb des mit einer Gleichstrommaschine verbundenen Prüflings ebenso wie der Trägheitsmoment-Sollwert einem Rechennetzwerk zur Trägheitsmomentsimulation zugeführt wird, wo ein Zusatzdrehmoment gebildet wird. Das Zusatzdrehmoment wird als Sollwert einem der Gleichstrommaschine vorgeschalteten Drehmomentregler zugeführt (BBC-Nachrichten (1981) H. 2, S. 59- 65).A brake test bench with flywheel mass simulation is known. With this brake test bench there is between a test object and a torque transducer is arranged at a fixed stop, whose measured value in braking mode with a DC machine connected test piece as well as the Setpoint moment of inertia for a computer network Moment of inertia simulation is fed where a Additional torque is formed. The additional torque is called Setpoint upstream of the DC machine Torque regulator supplied (BBC-Nachrichten (1981) H. 2, p. 59- 65).

Bekannt ist auch ein Verfahren zum Simulieren von Prüfstandsträgheitsmomenten, bei dem durch elektronische Funktionsglieder Massen elektronisch nachgebildet werden, die die Massen von Prüfstand und Prüfling ergänzen. Durch die Nachbildung ergibt sich eine regelungstechnische Struktur, die einem die Summe dieser Massen enthaltenden Differentialgleichungssystem entspricht. Eine luftspaltenmomentgeregelte elektrische Maschine ist Übertragungsglied zwischen den elektrischen Funktionsgliedern und den mechanischen Massen (DE 34 16 496 A1).A method for simulating is also known Test bench moments of inertia, in which by electronic Functional elements masses are electronically reproduced supplement the masses of the test bench and test object. Through the The simulation results in a control structure that one containing the sum of these masses System of differential equations. A air gap torque controlled electrical machine Transmission link between the electrical functional elements and the mechanical masses (DE 34 16 496 A1).

Weiterhin ist ein Prüfstand zum Testen des Antriebsstranges eines Fahrzeugs mit mindestens zwei voneinander unabhängig momentengeregelten elektrischen Belastungsmaschinen bekannt. Mit einem Simulationsrechner werden Fahrwiderstände, Räder und das Fahrzeug-Beschleunigungsverhalten simuliert (DE 38 12 824 A1).There is also a test bench for testing the drive train of a vehicle with at least two independently Torque-controlled electrical loading machines known. With a simulation computer, driving resistances, wheels and simulates the vehicle's acceleration behavior (DE 38 12 824 A1).

Schließlich ist eine Einrichtung zur Aufnahme von Drehmomentschwingungen im Abtrieb einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Einrichtung enthält Lagerteile, die zwischen dem Antrieb der Brennkraftmaschine und einer Kraftübertragungseinrichtung angeordnet sind und dient zur Anpassung von Trägheitsmomenten, wodurch eine maximale Dämpfung von Drehmomentschwingungen erreicht werden soll (DE- OS 29 26 012).Finally, a facility for recording Torque vibrations in the output of an internal combustion engine known. The facility contains bearing parts between the Drive the internal combustion engine and one Power transmission device are arranged and used for Adjustment of moments of inertia, creating a maximum Damping of torque vibrations should be achieved (DE- OS 29 26 012).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Prüfstand mit wenigstens einer elektrischen Antriebsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß mit ihm eine gut dynamische Simulationsgenauigkeit erreicht wird.The invention is based on the problem of having a test bench at least one electric drive machine according to the Develop the preamble of claim 1 such that achieved good dynamic simulation accuracy with it becomes.

Das Problem wird bei einem Prüfstand der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Zur Schwungmassensimulation wird bei dem in Anspruch 1 beschriebenen Prüfstand ein Teilluftspaltmoment erzeugt. Da die Anstiegszeit dieses Teilluftspaltmoment sehr gering ist, treten in der Vorrichtung nur geringe Verzögerungszeiten auf.The problem is with a test bench in the preamble of Claim described type according to the invention by the Features solved in the characterizing part of claim 1. For flywheel mass simulation in the in claim 1 described test bench generates a partial air gap torque. There the rise time of this partial air gap torque is very short, only short delay times occur in the device.

Diese Anordnung zeichnet sich einerseits durch ihre große dynamische Genauigkeit und andererseits durch ihren einfachen Aufbau aus.This arrangement is characterized on the one hand by its large size dynamic accuracy and on the other hand by its simple Construction from.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein äußerer und ein innerer Kreis für die Schwungmassensimulation vorhanden. Der innere Kreis wirkt im Vergleich mit dem äußeren wie eine Vorsteuerung, d. h. er sorgt für eine gewünschte hohe dynamische Genauigkeit. Der äußere Kreis bewirkt eine hohe quasistatische Genauigkeit.In a preferred embodiment, an outer and an inner circle available for flywheel simulation. Of the inner circle acts like one in comparison with the outer one Feedforward control, d. H. it ensures a desired high dynamic accuracy. The outer circle creates a high one quasi-static accuracy.

Eine Schwungmassensimulation in Verbindung mit einer Drehzahlregelung ist besonders vorteilhaft. Aus dem Istwert des Wellendrehmoments und einem Sollwert für das zu simulierende Moment wird zuerst durch Division mit dem realen Massenträgheitsmoment die Winkelbeschleunigung gebildet, aus der durch Integration der Drehzahlsollwert erhalten wird, dem der von einer Tachomaschine an der Antriebsmaschine erzeugte Drehzahlistwert zur Bildung der Regelabweichung überlagert wird. Die Regelabweichung beaufschlagt einen unterlagerten Regelkreis, durch den unter anderem ein der zu simulierenden Schwungmasse entsprechendes Luftspaltmoment erzeugt wird.A flywheel simulation in conjunction with a Speed control is particularly advantageous. From the actual value of the shaft torque and a setpoint for the The simulating moment is first divided by the real one Mass moment of inertia formed the angular acceleration which is obtained by integrating the speed setpoint, the that generated by a tachometer on the prime mover Actual speed value for forming the Control deviation is superimposed. The control deviation is applied a subordinate control loop through which, among other things, one of the simulating flywheel generates corresponding air gap torque becomes.

Das Produkt und die Drehzahlabweichung werden einander überlagert und dem Drehmomentstellglied zugeführt. Mit dieser Anordnung läßt sich eine dynamische schnelle Simulation erreichen.The product and the speed deviation are superimposed on one another and fed to the torque actuator. With this arrangement achieve a dynamic fast simulation.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, daß infolge der Drehzahlregelung auch die sonst auftretenden Schleppfehler ausgeregelt werden, und daß Mehrmaschinenantriebe einfach zueinander drehzahlgeführt, gefahren werden können. The advantage of this circuit is that as a result of Speed control also compensates for the otherwise occurring following errors and that multi-machine drives are easy to each other speed-controlled, can be driven.

Es ist auch möglich, der auf die vorstehend beschriebene Weise erzeugte Drehzahlregelabweichung einen Sollwert für die zu simulierende Schwungmasse zu unterlagern, der durch Differenzierung der Antriebsmaschinengeschwindigkeit und Multiplikation mit dem Wert der zu simulierenden Schwungmasse multipliziert wird. Der durch Unterlagerung erhaltene Wert beaufschlagt das Drehmomentstellglied des Antriebs. Diese Anordnung hat bei einem geringeren Aufwand und geringerer dynamischer Genauigkeit den Vorteil, dass die Drehzahlregelung die Schleppfehler ausregelt, wodurch eine Drehzahlführung von Mehrmaschinenantrieben möglich ist.It is also possible to generate the one described above Speed control deviation a setpoint for the flywheel mass to be simulated subordinate to that by differentiating the Engine speed and multiplication with the value of the simulating flywheel mass is multiplied. The one by underlaying received value acts on the torque actuator of the drive. This Arrangement has less effort and less dynamic Accuracy the advantage that the speed control the following error adjusts, which enables speed control of multi-machine drives is.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing Exemplary embodiments described, from which there are further Details, features and advantages emerge.

Es zeigenShow it

Fig. 1 schematisch einen mit einer Zusatzschwungmasse verbundenen Antrieb, Fig. 1 shows schematically a associated with an additional drive flywheel,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur dynamisch genauen Simulation, einer Schwungmasse, Fig. 2 is a block diagram of an arrangement for dynamically accurate simulation, a flywheel,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Anordnung zur Simulation einer Schwungmasse, Fig. 3 is a block diagram of another arrangement for simulating a flywheel,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur dynamisch und quasistatisch genauen Simulation einer Schwungmasse und zur zusätzlichen Regelung von Belastungsmomenten, Fig. 4 is a block diagram of an arrangement for dynamic and quasi-static accurate simulation of a flywheel, and for the additional regulation of the load torque,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer anderen Anordnung zur Simulation einer Schwungmasse und zur zusätzlichen Regelung von Belastungsmomenten, Fig. 5 is a block diagram of another arrangement for simulating a flywheel, and for the additional regulation of the load torque,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Drehzahlregelung und zur Simulation eines Lastmoments sowie zur dynamisch genauen Simulation einer Schwungmasse, Fig. 6 is a block diagram of an arrangement for speed control and for simulation of a load torque and for dynamically accurate simulation of a flywheel,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer anderen Anordnung zur Simulation eines Lastmoments einer Schwungmasse. Fig. 7 is a block diagram of another arrangement for simulating a load moment of a flywheel.

In Prüfständen für Kraftfahrzeuge, Getriebe, Bremsen und dgl. werden elektrische Antriebsmaschinen zur Nachbildung von Betriebszuständen an den Prüflingen benutzt. Die Masse der elektrischen Antriebsmaschine entspricht zumeist nicht derjenigen Masse, die für die Prüfung benötigt wird. In der Mehrzahl der Fälle ist die Masse der Antriebsmaschine für die Nachbildung der in der im praktischen Betrieb der Prüflinge auftretenden Belastung zu gering. Es können daher zusätzliche Massen mit der Antriebsmaschine verbunden werden. Die Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrische Antriebsmaschine 1, die eine bestimmte reale Masse hat, die im folgenden mit JR bezeichnet ist. Die Welle 2 der Antriebsmaschine 1 ist mit einem Schwunggrad 3 verbunden, das eine reale Masse JRZ hat. Mittels einer Kupplung 4 wird die Welle 2 an einen nicht dargestellten Prüfling angekuppelt, bei dem es sich z. B. um ein Getriebe handelt.In test benches for motor vehicles, gearboxes, brakes and the like, electric drive machines are used to simulate operating states on the test objects. The mass of the electric drive machine usually does not correspond to the mass that is required for the test. In the majority of cases, the mass of the drive machine is too low for the simulation of the load occurring in the practical operation of the test specimens. Additional masses can therefore be connected to the drive machine. Fig. 1 shows schematically an electric drive machine 1 , which has a certain real mass, which is referred to below as JR. The shaft 2 of the drive machine 1 is connected to a degree of swing 3 , which has a real mass JRZ. By means of a coupling 4 , the shaft 2 is coupled to a test specimen, not shown, which is, for. B. is a gear.

Statt eine reale Schwungmasse zu verwenden, kann eine Schwungmasse auch im Luftspalt der elektrischen Antriebsmaschine 1 simuliert werden, indem ein von der Beschleunigung abhängiges Zusatzdrehmoment erzeugt wird, das bei der gleichen Beschleunigung von der entsprechenden realen Zusatzmasse hervorgerufen würde. Der Simulationsbereich ist von der Grösse der zu simulierenden Zusatzschwungmasse und der Beschleunigung abhängig (d. h. dynamisch begrenzt). Die zu simulierende Zusatzschwungmasse kann positiv oder negativ sein, d. h. die reale Schwungmasse kann durch die Simulation vergrössert oder verkleinert werden.Instead of using a real flywheel mass, a flywheel mass can also be simulated in the air gap of the electric drive machine 1 by generating an additional torque which is dependent on the acceleration and which would be produced by the corresponding real additional mass at the same acceleration. The simulation range depends on the size of the additional flywheel mass to be simulated and the acceleration (ie dynamically limited). The additional flywheel mass to be simulated can be positive or negative, ie the real flywheel mass can be increased or decreased by the simulation.

In der weiteren Beschreibung werden folgende Formelzeichen benutzt:
M ⇒ Moment (Nm)
d/dt ⇒ Differentialquotient (sec^-1)
J ⇒ Massenträgheitsmoment (kgm²)
W ⇒ Winkelgeschwindigkeit (sec^-1)
⇒ Winkelbeschleunigung (sec^-2)The following formula symbols are used in the further description:
M ⇒ moment (Nm)
d / dt ⇒ differential quotient (sec ^-1 )
J ⇒ moment of inertia (kgm ² )
W ⇒ angular velocity (sec ^-1 )
⇒ angular acceleration (sec ^-2 )

Indices:
B ⇒ Beschleunigung
G ⇒ Gesamt
L ⇒ Luftspalt
R ⇒ Real
S ⇒ Simuliert
W ⇒ Sollwert
We ⇒ Welle
X ⇒ Istwert
Z ⇒ Zusatz
1.. ⇒ fortlaufende Nr. Indices:
B ⇒ acceleration
G ⇒ total
L ⇒ air gap
R ⇒ real
S ⇒ Simulated
W ⇒ setpoint
We ⇒ wave
X ⇒ actual value
Z ⇒ addition
1 .. ⇒ consecutive number

Zwischen Wellendrehmoment MWe an der Welle 2, Luftspaltmoment ML in der Antriebsmaschine 1 und Beschleunigungsmoment MB gilt folgende allgemeine Beziehung:
The following general relationship applies between shaft torque MWe on shaft 2 , air gap torque ML in drive machine 1 and acceleration torque MB:

1. MWe = ML + MB.

Die Auflösung nach dem Beschleunigungsmoment MB ergibt:
The resolution after the acceleration torque MB results in:

1st MB = MWe - ML.

Für das Beschleunigungsmoment MB gilt ferner:
The following also applies to the acceleration torque MB:

1. MB = J. With
2. = dw / dt.

Bei einem auf die Massenträgheitsmomente JR und JRZ gemäss Fig. 1 wirkenden Beschleunigungsmoment MB ergibt sich eine Winkelbeschleunigung von:
With an acceleration moment MB acting on the mass moments of inertia JR and JRZ according to FIG. 1, an angular acceleration of:

1. = MB / (JRZ + JR).

Daraus ergibt sichThis results in

1. MB = × JRZ + × JRZ; with × JRZ = MBZ and × JR MBR follows
2. MB = MBRZ + MBR.

Soll nun die reale Schwungmasse JRZ durch eine zu simulierende Schwungmasse ersetzt werden, so ist dafür zu sorgen, dass in der elektrischen Maschine abhängig von der Beschleunigung ein Luftspaltmoment erzeugt wird, das dem Beschleunigungsmoment MBRZ entspricht. Das ist möglich, wenn ein dem Beschleunigungsmoment MBRZ entsprechendes Moment WMBZ als Sollwert für die Erzeugung des Luftspaltmoments MLSZ bestimmt werden kann.Now the real flywheel mass JRZ is to be simulated by a flywheel mass to be simulated must be replaced, so make sure that in the electrical machine depending on the acceleration, an air gap torque is generated that the Acceleration torque corresponds to MBRZ. This is possible if one of the Acceleration torque MBRZ corresponding torque WMBZ as a setpoint for the Generation of the air gap torque MLSZ can be determined.

1. MBRZ ⇒ WMBZ ⇒ MLSZ.

Für die Bildung des Drehmomentsollwertes WMBZ gibt es 2 MöglichkeitenThere are two ways of creating the torque setpoint WMBZ

Direkte Bildung von WMBZ:
Direct formation of WMBZ:

1st MB = MWe - ML (2)
2. WMBZ = MWe - MLSZ.

Bei hohen dynamischen Anforderungen an eine Schwungmassensimulation muss die Anstiegszeit für das Luftspaltmoment MLSZ sehr klein sein, d. h. bei der Bildung des Sollwertes WMBZ und dem Aufbau des Luftspaltmomentes dürfen ausser der Stromanregelzeit keine weiteren Zeitverzögerungen auftreten.With high dynamic demands on a flywheel mass simulation the Rise time for the air gap torque MLSZ must be very short, d. H. in the Formation of the setpoint WMBZ and the build-up of the air gap torque are allowed apart from the current control time, there are no further time delays.

Mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird das Moment WMBSZ direkt gebildet. Die elektrische Antriebsmaschine ist in Fig. 2 mit 1 und die zu simulierende Zusatzmasse JSZ mit 5 bezeichnet. Die mit 2 bezeichnete Welle der Antriebsmaschine 1 ist mit einem Drehmomentsensor 6 versehen, der in dem Istwert des Wellendrehmoments XMWe entsprechendes Signal erzeugt, das an einer Summierstelle 7 zu dem Signal des Luftspaltmomentes MLSZ vorzeichenrichtig summiert wird. Das Ergebnis wird mit dem Verstärker 8 einem Multiplizierer 9 zugeführt und dort mit der Grösse F multipliziert. Die Grösse F ist ein Mass für das zu zu simulierende Moment und wird unten noch eingehend erörtert. Der Ausgang des Multiplizierers 9 wird über einen Verstärker 10 an die Summierstelle 7 und einem Stromregelkreis 11 als Drehmomentstellglied gegeben, der die Antriebsmaschine 1 speist.The moment WMBSZ is formed directly with the arrangement shown in FIG. 2. The electric drive machine is designated 1 in FIG. 2 and the additional mass JSZ to be simulated is designated 5 . The shaft 2 of the drive machine 1, which is designated by 2 , is provided with a torque sensor 6 , which generates a signal corresponding to the actual value of the shaft torque XMWe, which is summed at a summation point 7 to the signal of the air gap torque MLSZ with the correct sign. The result is fed to a multiplier 9 with the amplifier 8 and multiplied there by the quantity F. The size F is a measure of the moment to be simulated and will be discussed in detail below. The output of the multiplier 9 is given via an amplifier 10 to the summing point 7 and a current control circuit 11 as a torque actuator which feeds the drive machine 1 .

Die aus realer und simulierter Schwungmasse sich ergebende Gesamtmasse JG errechnet sich wie folgt:
The total mass JG resulting from real and simulated flywheel mass is calculated as follows:

1. JG = JSZ + JR.

Nach JSZ aufgelöst gilt:
The following applies after JSZ:

1. JSZ = JG - JR and
2. JSZ = (1 - JR / JG) JG.

Hieraus wird das simulierte Zusatzmoment wie folgt gebildet:
From this, the simulated additional torque is formed as follows:

1. MSZ = 1 - JR / (JR + JSZ) × MB.

Der Ausdruck 1 - JR/(JR + JSZ) ist die oben erwähnte Grösse F.The expression 1 - JR / (JR + JSZ) is the size F mentioned above.

1. F = 1 - JR / (JR + JSZ)

Am Ausgang des Multiplizierers tritt die Grösse WMBSZ auf, für die gilt:
At the output of the multiplier, the size WMBSZ appears, for which the following applies:

1. WMBSZ = MB × F, i.e. H. WMBSZ = MB × (1 - JR / (JR + JSZ).

Der Verstärker 11 erzeugt aus der Grösse WMBSZ das Luftspaltmoment MLSZ.The amplifier 11 generates the air gap torque MLSZ from the size WMBSZ.

B) Indirect formation of the torque setpoint WMBZ.

Eine Anordnung zur indirekten Bildung des Drehmomentsollwerts WMBZ ist in Fig. 3 dargestellt. Der nicht näher dargestellte Rotor der Antriebsmaschine ist mit einer Tachomaschine 12 versehen, deren Ausgangssignal einem Differenzierer 13 zugeführt wird. Dem Differenzierer 13 ist ein Multiplizierer 14 nachgeschaltet, dem weiterhin der Wert des zu simulierenden Schwungmoments zugeführt wird. Am Ausgang des Multiplizierers 14 steht die Grösse WMBSZ an, die über einen Verstärker 15 in den Drehmomentsollwert MLSZ umgesetzt wird, der den Stromregelkreis 11 beaufschlagt.An arrangement for the indirect formation of the torque setpoint WMBZ is shown in FIG. 3. The rotor of the drive machine, not shown in more detail, is provided with a tachometer machine 12 , the output signal of which is fed to a differentiator 13 . The differentiator 13 is followed by a multiplier 14 , to which the value of the momentum to be simulated is also fed. At the output of the multiplier 14 there is the variable WMBSZ, which is converted via an amplifier 15 into the torque setpoint MLSZ, which acts on the current control circuit 11 .

Der Multiplizierer 14 arbeitet nach folgender Beziehung:
The multiplier 14 operates in the following relationship:

1. WMBSZ = w × JSZ.

Bei der Bildung von Xw muss darauf geachtet werden, dass die Zeitkonstante des Glättungsgliedes klein ist.When Xw is formed, care must be taken to ensure that the time constant of the smoothing member is small.

Vielfach müssen die Antriebsmaschinen ausser der Schwungsmassensimulation gleichzeitig auch noch andere Antriebsaufgaben übernehmen. Z. B. Last- Regelung für die Simulation einer Strassensteigung.In many cases, the prime movers have to be in addition to the inertia mass simulation take on other drive tasks at the same time. E.g. load Regulation for the simulation of a road gradient.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Simulation eines auf einen Prüfling einwirkenden Moments und zur Simulation einer Schwungmasse. Gleiche Elemente sind in den Fig. 1-4 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anordnung gemäss Fig. 4 enthält die Antriebsmaschine 1 mit dem Drehmomentsensor 6 und der Tachomaschine 12. Dem Stromregler 11 der Antriebsmaschine 1 ist ein Kreis 16 vorgeschaltet, der die in Fig. 2 dargestellten Teile zur Schwungmassensimulation enthält, um eine dynamisch gute Simulation zu erreichen. Weiterhin wird mit dem Differenzierer 13 und dem Multiplizierer 14 ein zusätzliches, simuliertes Beschleunigungsmomentsollwert MBSZ 2, erzeugt, während der Ausgang des Multiplizierers 9 das erste simulierte Beschleunigungsmomentsollwert MBSZ 1 ausgibt. FIG. 4 shows an arrangement for simulating a moment acting on a test object and for simulating a flywheel. Identical elements are provided with the same reference numbers in FIGS . 1-4. The arrangement according to FIG. 4 contains the drive machine 1 with the torque sensor 6 and the speedometer machine 12 . A circuit 16 is connected upstream of the current regulator 11 of the drive machine 1 and contains the parts for flywheel mass simulation shown in FIG. 2 in order to achieve a dynamically good simulation. Furthermore, an additional, simulated acceleration torque setpoint MBSZ 2 is generated with the differentiator 13 and the multiplier 14 , while the output of the multiplier 9 outputs the first simulated acceleration torque setpoint MBSZ 1.

Der Istwert des Wellendrehmoments XMWe wird an eine Summierstelle 17 gelegt, der auch ein Drehmomentsollwert WMS und der zweite Beschleunigungsmomentsollwert MBSZ zugeführt wird. Die vorzeichenrichtige Summe wird über einen Regelverstärker 18 in einer Summierstelle 19 mit dem ersten Beschleunigungsmomentsollwert vereinigt. Die Strassensteigung wird z. B. durch den Sollwert WMS eingestellt. The actual value of the shaft torque XMWe is applied to a summing point 17 , which is also supplied with a torque setpoint WMS and the second acceleration torque setpoint MBSZ. The correct sign is combined via a control amplifier 18 in a summing point 19 with the first acceleration torque setpoint. The road gradient is z. B. set by the setpoint WMS.

Schwungmassensimulation. Die innere entspricht der gemäss Fig. 2. Mit Ausnahme des Sollwertes WMS ist die äussere entsprechend Fig. 3. Das hat folgende Vorteile:Flywheel mass simulation. The inner one corresponds to that shown in FIG. 2. With the exception of the setpoint WMS, the outer one corresponds to FIG. 3. This has the following advantages:

Die innere Schaltung wirkt zur äusseren wie eine Vorsteuerung, d. h. sie sorgt für die gewünschte dynamische Genauigkeit. Die äussere Schaltung bewirkt die quasistatische Genauigkeit. Das wird besonders durch die genaue Bildung von dn/dt erreicht.The inner circuit acts like a pilot control on the outside, i. H. she ensures the desired dynamic accuracy. The outer circuit causes quasi-static accuracy. This is particularly due to the exact Formation of dn / dt achieved.

Wenn der Dynamikfehler bei der dn/dt-bildung vernachlässigt werden kann, ist die in Fig. 5 dargestellte Anordnung zur Simulation geeignet. Sie hat einen einfacheren Aufbau. Die Anordnung gemäss Fig. 5 enthält die in Fig. 3 gezeigten Elemente sowie den Drehmomentsensor 6. Am Ausgang des Multiplizierers 14 steht der zusätzliche Beschleunigungsmomentsollwert MBSZ zur Verfügung, der über einen Verstärker 20 eine Summierstelle 21 beaufschlagt, der auch der Drehmomentsollwert WMS und der Drehmomentistwert XMWe zugeführt werden. Die Summierstelle 21 ist Teil des Regelverstärkers 22. Ihm ist der Verstärker 15 mit der Summierstelle 28 nachgeschaltet. Der Summierstelle 28 wird auch das Signal des Multiplizierers 14 zugeführt.If the dynamic error in dn / dt formation can be neglected, the arrangement shown in FIG. 5 is suitable for simulation. It has a simpler structure. The arrangement according to FIG. 5 contains the elements shown in FIG. 3 and the torque sensor 6 . The additional acceleration torque setpoint MBSZ is available at the output of the multiplier 14 and acts on a summing point 21 via an amplifier 20 , to which the torque setpoint WMS and the actual torque value XMWe are also supplied. The summing point 21 is part of the control amplifier 22 . It is followed by the amplifier 15 with the summing point 28 . The signal from the multiplier 14 is also fed to the summing point 28 .

Eine weitere Anordnung zur Schwungmassensimulation und zur Simulation einer Belastung mittels eines Momentsollwerts ist in Fig. 6 dargestellt. Gleiche Elemente sind in den Fig. 1-6 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anordnung gemäss Fig. 6 enthält den Kreis 16 für die Simulation einer Schwungmasse, der dem Stromregler 11 vorgeschaltet ist und der dynamisch den dem Luftspaltmoment ML entsprechenden Wert erzeugt.A further arrangement for flywheel mass simulation and for simulating a load by means of a torque setpoint is shown in FIG. 6. Identical elements are provided with the same reference numbers in FIGS . 1-6. The arrangement according to FIG. 6 contains the circuit 16 for the simulation of a flywheel, which is connected upstream of the current regulator 11 and which dynamically generates the value corresponding to the air gap torque ML.

Einer Summierstelle 24 wird der Drehmomentistwert XMWe und ein Drehmomentsollwert WMS zur Simulation der Belastung eines vom Antriebsmotor 1 angetriebenen Prüflings polaritätsrichtig zugeführt. Die Differenz beider Grössen wird einem Dividierer 25 zugeführt, in den weiterhin der Wert des Trägheitsmoments J eingespeist wird. Am Ausgang des Dividierers 25 steht die Winkelbeschleunigung W zur Verfügung, aus der in einem Integrator 26 ein Drehzahlsollwert gebildet wird.The actual torque value XMWe and a torque setpoint value WMS are fed to a summing point 24 in order to simulate the load of a test object driven by the drive motor 1 with the correct polarity. The difference between the two quantities is fed to a divider 25 , into which the value of the moment of inertia J is also fed. At the output of the divider 25 , the angular acceleration W is available, from which a speed setpoint is formed in an integrator 26 .

Es gelten die Beziehungen:
The relationships apply:

1. = MB / J
2. ω = ∫dt.

Der Drehzahlsollwert Ww wird mit dem Drehzahlistwert an der Summierstelle 27 verglichen und in den Regelverstärker 28 gegeben. Diesem ist die Summierstelle 19 und der Verstärker 10 nachgeschaltet. Der Drehzahlregelung ist die dynamische schnelle Massensimulationsanordnung gemäss Fig. 2 unterlagert.The speed setpoint Ww is compared with the actual speed value at the summing point 27 and is given in the control amplifier 28 . This is followed by the summing point 19 and the amplifier 10 . The dynamic speed mass simulation arrangement according to FIG. 2 is subordinate to the speed control.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, dass infolge der Drehzahlregelungen auch die sonst auftretenden Schleppfehler ausgeregelt werden und dass Mehrmaschinenantriebe einfach zueinander drehzahlgeführt, gefahren werden können.The advantage of this circuit is that due to the Speed controls also compensated for the otherwise occurring following errors and that multi-machine drives are simply speed-controlled to each other, can be driven.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere Simulationsanordnung mit einer geringeren dynamischen Genauigkeit als die Anordnung gemäss Fig. 6. Gleiche Elemente in den Fig. 1-7 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anordnung gemäss Fig. 7 enthält zwei Kreise. Der äussere Kreis mit der Summierstelle 24, dem Dividierer 25, dem Integrator 26, der Summierstelle 27 und dem Regelverstärker 28 stimmt mit demjenigen nach Fig. 6 überein. Der innere Kreis mit dem Differenzierer 13, dem Multiplizierer 14, dem Regelverstärker 15 und dem Stromregler 11 entspricht dem in Fig. 3 gezeigten Kreis. Eine Summierstelle 27 vereinigt die Ausgangssignale des Regelverstärkers 28 und des Multiplizierers 14. FIG. 7 shows a further simulation arrangement with a lower dynamic accuracy than the arrangement according to FIG. 6. The same elements in FIGS . 1-7 are provided with the same reference numbers. The arrangement according to FIG. 7 contains two circles. The outer circle with the summing point 24 , the divider 25 , the integrator 26 , the summing point 27 and the control amplifier 28 corresponds to that in FIG. 6. The inner circuit with the differentiator 13 , the multiplier 14 , the control amplifier 15 and the current regulator 11 corresponds to the circuit shown in FIG. 3. A summing point 27 combines the output signals of the control amplifier 28 and the multiplier 14 .

Claims

1.Test bench with at least one electric drive machine and a rotatably mounted drive train mechanically coupled to an electric drive machine and the test specimen, in which there is a torque measuring element between the electric drive machine and the test specimen, which measures the actual value of the shaft torque (MWe), and with A device for simulating a flywheel load for the test specimen, the device having a torque actuator connected upstream of the electric drive machine, characterized in that the torque actuator ( 11 ) delivers an air gap torque (ML) that the actual value of the shaft torque (MWe) at a first summing point ( 7 ) with the signal of the air gap torque (MLSZ) is summed in the sign direction, that the sum of the actual value of the shaft torque (MWe) and the signal of the air gap torque (MLSZ) is fed to a first multiplier ( 9 ) via a first amplifier ( 8 ) rt and multiplied by a factor containing the flywheel mass to be simulated ( 5 ), namely 1-JR / (JR-JSZ), where with JR the moment of inertia of the real flywheel mass ( 1 ) arranged behind the torque measuring element ( 6 ) and with JSZ the moment of inertia of the flywheel mass to be simulated ( 5 ) is designated, and that the output of the first multiplier ( 9 ) acts on the first summing point ( 7 ) and the torque actuator ( 11 ) via a second amplifier ( 10 ).

2. A test bed according to claim 1, characterized in that the output of a connected to the rotor of the drive motor (1) tachogenerator (12) is fed to a differentiator (13) to which a second multiplier (14) is connected downstream, in which the differentiated output signal is multiplied by the moment of inertia (JSZ) of the flywheel mass ( 5 ) to be simulated, and that the output signal of the second multiplier ( 14 ) acts on a second summing point ( 17 ) via a third amplifier ( 15 ), which furthermore the actual value of the shaft torque (MWe) and a torque setpoint (WMS) are supplied, and that the second summing point ( 17 ) is followed by a fourth summing point ( 19 ) via a fourth amplifier ( 18 ), to which the output signal of the first multiplier ( 9 ) is also fed.