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柔性機械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)是機械電子工程之中控制工程的最直觀體現(xiàn)，同時也是其最關(guān)鍵的構(gòu)成部分。柔性機械臂自身重量較低、材料用量少且消耗能源偏低，利用關(guān)節(jié)之間具備的柔性，可以實現(xiàn)很多高難度的快速動作，實現(xiàn)人機共同作業(yè)，極大程度地保證了工作人員的作業(yè)安全。目前，EMB系統(tǒng)還有電源供電、可靠性和容錯性等方面的問題需要解決，尚未進(jìn)入量產(chǎn)應(yīng)用階段。目前，國內(nèi)外對EMB系統(tǒng)技術(shù)開展了廣泛的研究。國外一些的零部件廠商，如大陸、萬都等企業(yè)從20世紀(jì)90年代開始，就在EMB系統(tǒng)方案、控制方法以及零部件和整車測試等方面進(jìn)行了大量的開發(fā)工作。近年來，國內(nèi)的清華大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等也在EMB仿真與臺架驗證等方面取得了一定進(jìn)展。本文作者以企業(yè)內(nèi)部某樣車為目標(biāo)車型，設(shè)計了一套后輪電子機械制動卡鉗?；诳ㄣQ剛度搭建了電子機械制動卡鉗夾緊力控制模型，分析了EMB卡鉗對不同制動力需求的響應(yīng)特性，并開展了臺架試驗與驗證;研究了卡鉗剛度對夾緊力控制效果的影響，為后續(xù)實現(xiàn)EMB卡鉗夾緊力的精確控制提供了改進(jìn)方向。制動系統(tǒng)的需求制動力、制動間隙、制動響應(yīng)時間等是制動器設(shè)計的重要參數(shù)，直接決定了電子機械制動卡鉗電機及傳動機構(gòu)的選型和設(shè)計。柔性機械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)通常情況下有快變與慢變兩種控制形式，因其為分布式參數(shù)系統(tǒng)，從而其需要較強的耦合性。將慢變與快變兩種控制器進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，可以對柔性機械臂進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而保證工作的流暢性。集成自動控制系統(tǒng)自身發(fā)展時間較長，如今的控制系統(tǒng)是在原有自動控制系統(tǒng)上不斷經(jīng)過優(yōu)化與完善得來的。在機械電子工程之中其往往作用于機械生產(chǎn)加工中，從而實現(xiàn)高效率與高標(biāo)準(zhǔn)的自動機械加工流程，形成一條自動化加工流水線。對于卡鉗剛度的測量，應(yīng)包含完整的卡鉗及執(zhí)行器。在剛度測量時，需將壓力傳感器置于摩擦片與制動盤之間來獲取卡鉗夾緊力。然而，受壓力傳感器體積限制，文中拆除了內(nèi)摩擦片而以鋼片替代，測量了不同活塞位移的準(zhǔn)靜態(tài)卡鉗夾緊力。相比傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)大大縮短了響應(yīng)時間，在線控制動系統(tǒng)中處于主流水平。卡鉗夾緊力響應(yīng)分為兩個階段:第一階段為消除間隙階段，夾緊力輸出為0，活塞克服空行程耗時約60ms，可滿足小于100ms的設(shè)計目標(biāo);第二階段為卡鉗夾緊階段，此時卡鉗夾緊制動盤，夾緊力迅速上升。夾緊力仿真曲線與試驗實測曲線接近，相對于仿真曲線，試驗夾緊力在達(dá)到目標(biāo)夾緊力時有較大超調(diào)，這是因為EMB卡鉗中傳動部件的慣性引起沖擊。并且，試驗夾緊力穩(wěn)定值高于目標(biāo)夾緊力，這可能是由卡鉗剛度測量誤差導(dǎo)致的。

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這兩部分阻力之和構(gòu)成了卡鉗夾緊力。將制動間隙為零，即活塞剛好壓緊摩擦片時的位置設(shè)定為卡鉗剛度模型的活塞位移零點，卡鉗夾緊力隨活塞位移x變化的曲線為卡鉗剛度曲線，定義該曲線在某一位移點的曲線斜率為卡鉗剛其中:卡鉗剛度曲線由試驗獲得，均需要識別摩擦片與制動盤的接觸點和分離點。仿真得到的活塞位移曲線與試驗位移曲線較接近?；钊朔招谐踢_(dá)到盤片接觸點，卡鉗夾緊力開始上升，卡鉗負(fù)載變大，活塞位移變化速率有所下降。同時，試驗測量得到的活塞穩(wěn)定位移大于仿真值，鉗夾緊力正弦信號動態(tài)響應(yīng)結(jié)果，卡鉗能夠較好地跟隨目標(biāo)夾緊力變化，且夾緊力仿真曲線與試驗曲線有相同變化趨勢。在卡鉗夾緊階段，仿真值與試驗值較吻合，試驗夾緊力峰值略大于仿真值;在卡鉗釋放階段，試驗夾緊力下降速度更快，相對于卡鉗夾緊階段產(chǎn)生?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因是卡鉗傳動機構(gòu)中無自鎖機構(gòu)，回退過程中卡鉗夾緊力有助于活塞回退。對于實車集成而言，需要評估此特性對整車制動踏板感覺的影響。活塞位移仿真曲線與試驗曲線較一致，相比仿真曲線，試驗曲線在活塞回退至盤片分離點時有一定超調(diào)，這與系統(tǒng)慣量和間隙管理模型精度有關(guān)。同時，還研究了鉗對隨機需求夾緊力的響應(yīng)特性?；谠囼灁?shù)據(jù)采集軟件，利用制動踏板開度模擬夾緊力需求并進(jìn)行隨機輸入。在上位機內(nèi)設(shè)計了相應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)采集軟件，可在同一界面內(nèi)完成程序初始化、標(biāo)定調(diào)試、需求夾緊力波形調(diào)節(jié)、夾緊力輸出查看和數(shù)據(jù)存儲等功能，數(shù)據(jù)采集軟件操作界面。研究中的電子機械制動系統(tǒng)中無夾緊力傳感器，卡鉗夾緊力根據(jù)夾緊力估算模型計算得到。夾緊力估算模型的基礎(chǔ)是卡鉗剛度曲線，卡鉗剛度標(biāo)定直接影響夾緊力控制效果。以往一些研究中，往往以摩擦片剛度代替卡鉗執(zhí)行器剛度。實際上，在大夾緊力下，卡鉗殼體剛度對卡鉗整體剛度有較大貢獻(xiàn)。