本发明涉及双领蹄鼓式制动器，具体为气压鼓式双领蹄鼓式制动器及其控制方法。
背景技术：
1、现有的汽车车轮制动可分为盘式制动器和鼓式制动器，其中鼓式制动器由于其具有更强劲的制动力度，所以主要用于商业重卡上，其主要工作原理是通过制动轮缸对制动蹄进行推动，使得制动蹄上的蹄片与制动鼓的内壁接触摩擦，从而进行制动，而为了增强制动效果，逐渐将传统的鼓式制动器改变为气压鼓式双领蹄式鼓式制动器，在这种鼓式制动器中，两个制动蹄分别由各自独立的活塞式制动轮缸驱动，而现有的双领蹄式鼓式制动器内部的结构较少，其中的制动蹄两端都是采用浮式支撑，即制动蹄与制动轮缸上的卡钳卡接，而鼓式制动器又大多数应用于商业重卡上，其重卡的重量在刹车时产生的强大的惯性力使得现有的双领蹄式鼓式制动器中的制动器无法稳定的保证制动蹄与制动鼓的良好接触，很有可能就会由于惯性力太大导致制动蹄脱离制动轮缸，从而使得双向双领蹄式鼓式制动器失效，而这种失效是致命的，将直接导致商业重卡的刹车失灵，引起严重的事故，造成严重的人员伤亡和财产损失，且现有的双领蹄鼓式制动器在使用时，其制动蹄片在磨损严重需要更换时较为麻烦，而制动蹄片通过若干个螺栓与制动蹄进行螺纹安装，更换时通常需要先将制动蹄片与制动蹄同步拆卸，然后再进行蹄片的更换，这增加了维护的复杂性和时间成本，无法满足使用需求，故而提出一种名为气压鼓式双领蹄鼓式制动器来解决上述所提出的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了气压鼓式双领蹄鼓式制动器及其控制方法，具备了可有效提高该制动器制动效果以及可有效方便维护人员对制动蹄片进行拆装更换的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。
2、为实现上述可有效提高该制动器制动效果以及可有效方便维护人员对制动蹄片进行拆装更换的目的，本发明提供如下技术方案：气压鼓式双领蹄鼓式制动器，包括制动底板，所述制动底板的内侧设置有延伸至其前侧的制动鼓，所述制动鼓的前侧设置有连接螺柱，所述制动底板的内部设置有安装孔，所述制动底板的内侧设置有数量为两个的凸起部，所述制动底板的内侧设置有数量为两个且延伸至凸起部前侧的制动蹄组件，所述制动蹄组件靠近制动鼓内壁的一侧设置有延伸至制动蹄组件内部的制动衬片组件，两个所述制动蹄组件之间设置有与制动底板固定连接的驱动复位机构；
3、所述制动蹄组件包括安装垫块，所述安装垫块固定安装在制动底板的内侧且数量为两个，安装垫块的前侧活动安装有导向滑块，所述导向滑块的外侧滑动安装有滑动块，所述滑动块的前侧固定安装有延伸至两个凸起部前侧的制动蹄块，所述制动蹄块的前侧固定安装有数量为两个且为上下对称分布的连接销。
4、优选的，所述制动衬片组件包括制动衬片，所述制动衬片活动安装在制动蹄块靠近制动鼓的一侧，所述制动衬片的内部活动安装有延伸至制动蹄块内部且数量为两个的延伸块，所述延伸块位于制动衬片内部的一端固定连接有限位块，所述延伸块位于制动蹄块内部的一端活动连接有嵌入块，所述嵌入块的内部螺纹安装有与延伸块螺纹连接的连接螺栓，所述延伸块的内部螺纹安装有与制动蹄块螺纹连接的锁紧螺栓。
5、优选的，所述驱动复位机构包括活塞式制动轮缸，所述活塞式制动轮缸固定安装在凸起部的前侧且位于两个制动蹄块之间，所述活塞式制动轮缸的外侧固定安装有与其内部连通且贯穿至制动底板后侧的输气管，所述活塞式制动轮缸的输出端固定连接有与制动蹄块活动连接的推动块，所述凸起部的前侧固定安装有固定柱，所述固定柱的外侧活动安装有数量为两个且分别与其左右两侧连接销活动连接的挂钩回位弹簧。
6、优选的，所述连接螺柱的数量为若干个且为矩形阵列分布，所述安装孔的数量为若干个且为矩形阵列分布。
7、优选的，所述导向滑块的内部螺纹安装有与安装垫块螺纹连接的安装螺栓，所述导向滑块为t型结构设计，所述滑动块的内部开设有与导向滑块相适配的滑槽，所述制动蹄块的内部开设有与安装螺栓相适配的穿孔。
8、优选的，所述制动衬片的内部开设有与延伸块相适配的穿孔，所述制动衬片的内部开设有与穿孔连通且与限位块相适配的限位槽，所述制动蹄块的内部开设有与延伸块以及嵌入块相适配的卡合槽。
9、优选的，所述延伸块的内部开设有与连接螺栓相适配的螺槽，所述嵌入块的内部开设有与连接螺栓相适配的螺孔，所述延伸块的内部开设有与锁紧螺栓相适配的螺纹孔，所述制动蹄块的内部开设有与锁紧螺栓相适配的螺纹槽。
10、优选的，上下两侧所述活塞式制动轮缸为左右对称分布，所述制动蹄块的两端均开设有与推动块相适配的连接槽，连接槽的内部固定安装有贯穿推动块的固定销。
11、优选的，单侧所述挂钩回位弹簧的数量为两个且为对称分布，所述连接销与固定柱的内部均开设有与挂钩回位弹簧相适配的挂钩孔。
12、本发明的气压鼓式双领蹄鼓式制动器及其控制方法，引入机器学习算法，图注意力网络(gat)和变分自编码器(vae)，对制动器的运行数据进行分析和学习，优化制动器的控制策略，提高制动效率和稳定性；具体步骤为：
13、一、传感器安装和数据采集
14、1.传感器安装：
15、在制动底板、制动鼓和制动蹄组件上安装多个传感器，包括温度传感器、压力传感器和振动传感器；
16、每个传感器的位置和功能如下：
17、温度传感器：监测制动蹄片和制动鼓的温度，安装在制动蹄片和制动鼓的接触区域；
18、压力传感器：监测制动压力，安装在制动蹄片和制动鼓的接触区域；
19、振动传感器：监测制动过程中产生的振动，安装在制动底板和制动鼓的连接处；
20、2.数据采集
21、通过物联网设备将传感器采集的数据实时传输到中央控制单元，使用数据采集系统，将不同传感器的数据同步采集并存储到数据库中；
22、二、数据预处理
23、1.数据清洗
24、去除传感器数据中的噪声和异常值；
25、2.数据归一化和特征提取
26、对传感器数据进行归一化处理，将数据缩放到0到1之间：
27、从传感器数据中提取关键特征，包含温度变化率、压力变化率、振动频率
28、温度变化率：
29、
30、其中，δt为温度变化率；tt-1为时刻t-1的温度；tt为时刻t的温度，δt为时间间隔；
31、压力变化率：
32、
33、其中，δp为压力变化率；pt为时刻t的压力；pt-1为时间t-1时刻的压力值；
34、振动变化率：
35、
36、其中，fv为振动频率；vi为第i个振动信号，n为总信号数；
37、三、图注意力网络(gat)
38、1.输入表示：
39、将传感器数据表示为图结构，其中每个节点表示一个时间步的数据，每条边表示时间步之间的关系；
40、2.注意力机制：
41、计算每个节点对其邻居节点的注意力权重：
42、eij＝leakyrelu(at[whi||whj])
43、其中，eij为节点vi和vj之间的注意力系数；leakyrelu为一种非线性激活函数；at注意力机制中的权重向量；w为权重矩阵；hi和hj为节点i和j的特征表示，||表示拼接操作；
44、3.归一化注意力权重
45、使用softmax函数对注意力权重进行归一化：
46、
47、其中，αij为归一化后的注意力权重；softmaxj(eij)为对节点vi的邻居节点vj的注意力得分eij进行softmax归一化处理；eij为节点vi和vj之间的注意力得分；exp(eij)表示计算eij的指数值；为节点vi的邻居节点集合；k表示节点vi的一个邻居节点的索引；eik为节点vi和vk之间的注意力得分；
48、4.节点更新：
49、根据归一化的注意力权重对节点特征进行加权求和：
50、
51、其中，h′i为更新后节点vi的特征表示；σ为激活函数；αij表示节点vi和节点vj之间的归一化注意力权重；
52、四、变分自编码器(vae)
53、1.编码器
54、将输入数据映射到潜在空间，生成潜在变量的均值和方差：
55、
56、其中，z是潜在变量；q是近似后验分布；φ是编码器网络的参数；qφ(z|x)表示在给定输入数据x的情况下，潜在变量z的分布；是多元正态分布；μ是均值函数；μφ(x)表示给定输入数据x后，通过编码器网络参数φ计算得到的潜在变量z的均值；σ是方差函数；表示给定输入数据x后，通过编码器网络参数φ计算得到的潜在变量z的方差；diag表示对角矩阵；
57、2.重参数化技巧：
58、使用重参数化技巧从潜在空间中采样：
59、
60、其中，⊙表示元素逐个相乘；∈是随机噪声；是标准正太分布；
61、3.解码器：
62、将潜在变量映射回原始数据空间，生成重建数据：
63、x′＝pθ(x|z)
64、其中，x′是重构后的数据；pθ(x|z)表示解码器模型；θ是解码器模型；
65、4.损失函数：
66、使用重构损失和kl散度的组合训练vae：
67、
68、其中，是vae模型的损失函数；表示期望值操作；表示在给定潜在变量z的情况下，重构数据x′的对数似然的期望值；kl表示kl散度；p(z)为先验分布；kl(qφ(z|x)||p(z))衡量两个分布qφ(z|x)和p(z)之间的差异；
69、五、控制策略优化
70、1.训练过程：
71、使用adam优化器训练模型，最小化损失函数；
72、adam优化器公式：
73、
74、其中，θt是参数在第t次迭代时的值；θt+1是参数在第t+1次迭代时的值；α是学习率；和分别是梯度的一阶和二阶矩估计；∈是一个小常数；
75、2.控制策略公式：
76、根据gat模型输出的注意力权重和vae模型输出的潜在变量，动态调整制动压力、温度和振动：
77、pcontrol＝pbase+δp
78、其中，pcontrol为控制压力；pbase为基础压力；δp为根据模型输出计算的压力调整值；
79、tcontrol＝tbase+δt
80、其中，tcontrol为控制温度；tbase为基础温度；δt为根据模型输出计算的温度调整值；
81、vcontrol＝vbase+δv
82、其中，vcontrol控制振动；vbase为基础振动；δv为根据模型输出计算的振动调整值。
83、有益效果
84、与现有技术相比，本发明提供了气压鼓式双领蹄鼓式制动器，具备以下有益效果：
85、1、该气压鼓式双领蹄鼓式制动器，通过设置制动衬片，制动衬片通过延伸块、限位块、嵌入块、连接螺栓以及锁紧螺栓的配合安装，当维护人员对该气压鼓式双领蹄鼓式制动器内部的制动衬片进行拆装更换时，使用者即可将锁紧螺栓拆出，此时使用者即可将制动衬片等结构拆出，再将连接螺栓拆除即可将延伸块与限位块从制动衬片抽出，从而可对该气压鼓式双领蹄鼓式制动器内部的制动衬片进行更换，通过该结构的设计，有效方便维护人员对该制动器内部的制动衬片进行拆装更换，提高了维护人员的拆装效率。
86、2、该气压鼓式双领蹄鼓式制动器，通过设置制动蹄块，制动蹄块通过滑动块、导向滑块以及安装垫块的配合安装，使得制动蹄块在进行制动过程被滑动块进行引导滑动，使得制动蹄块不易出现偏移，提高了制动蹄移动时的稳定性和可靠性，同时制动蹄块通过两端的活塞式制动轮缸以及推动块的配合驱动，以及固定柱与挂钩回位弹簧的配合使用，进一步提高制动蹄块制动时的稳定性，有效提高该气压鼓式双领蹄鼓式制动器制动时的制动效果，方便了使用者使用。
87、3、该气压鼓式双领蹄鼓式制动器，通过引入自适应控制算法和机器学习模型(gat和vae)，根据实时监测数据动态调整制动器的制动压力和制动时间，确保在不同工况下都能保持最佳制动效果。
88、4、该气压鼓式双领蹄鼓式制动器，通过机器学习算法的引入，实现对制动系统的预测性维护和远程诊断，提前预警可能出现的故障，指导维护人员及时进行维护和更换，降低了维护工作量和成本。
1.气压鼓式双领蹄鼓式制动器，包括制动底板(1)，其特征在于：所述制动底板(1)的内侧设置有延伸至其前侧的制动鼓(2)，所述制动鼓(2)的前侧设置有连接螺柱(3)，所述制动底板(1)的内部设置有安装孔(4)，所述制动底板(1)的内侧设置有数量为两个的凸起部(5)，所述制动底板(1)的内侧设置有数量为两个且延伸至凸起部(5)前侧的制动蹄组件(6)，所述制动蹄组件(6)靠近制动鼓(2)内壁的一侧设置有延伸至制动蹄组件(6)内部的制动衬片组件(7)，两个所述制动蹄组件(6)之间设置有与制动底板(1)固定连接的驱动复位机构(8)；
2.根据权利要求1所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述制动衬片组件(7)包括制动衬片(71)，所述制动衬片(71)活动安装在制动蹄块(64)靠近制动鼓(2)的一侧，所述制动衬片(71)的内部活动安装有延伸至制动蹄块(64)内部且数量为两个的延伸块(72)，所述延伸块(72)位于制动衬片(71)内部的一端固定连接有限位块(73)，所述延伸块(72)位于制动蹄块(64)内部的一端活动连接有嵌入块(74)，所述嵌入块(74)的内部螺纹安装有与延伸块(72)螺纹连接的连接螺栓(75)，所述延伸块(72)的内部螺纹安装有与制动蹄块(64)螺纹连接的锁紧螺栓(76)。
3.根据权利要求2所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述驱动复位机构(8)包括活塞式制动轮缸(81)，所述活塞式制动轮缸(81)固定安装在凸起部(5)的前侧且位于两个制动蹄块(64)之间，所述活塞式制动轮缸(81)的外侧固定安装有与其内部连通且贯穿至制动底板(1)后侧的输气管(82)，所述活塞式制动轮缸(81)的输出端固定连接有与制动蹄块(64)活动连接的推动块(83)，所述凸起部(5)的前侧固定安装有固定柱(84)，所述固定柱(84)的外侧活动安装有数量为两个且分别与其左右两侧连接销(65)活动连接的挂钩回位弹簧(85)。
4.根据权利要求1所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述连接螺柱(3)的数量为若干个且为矩形阵列分布，所述安装孔(4)的数量为若干个且为矩形阵列分布。
5.根据权利要求1所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述导向滑块(62)的内部螺纹安装有与安装垫块(61)螺纹连接的安装螺栓，所述导向滑块(62)为t型结构设计，所述滑动块(63)的内部开设有与导向滑块(62)相适配的滑槽，所述制动蹄块(64)的内部开设有与安装螺栓相适配的穿孔。
6.根据权利要求2所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述制动衬片(71)的内部开设有与延伸块(72)相适配的穿孔，所述制动衬片(71)的内部开设有与穿孔连通且与限位块(73)相适配的限位槽，所述制动蹄块(64)的内部开设有与延伸块(72)以及嵌入块(74)相适配的卡合槽。
7.根据权利要求2所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：所述延伸块(72)的内部开设有与连接螺栓(75)相适配的螺槽，所述嵌入块(74)的内部开设有与连接螺栓(75)相适配的螺孔，所述延伸块(72)的内部开设有与锁紧螺栓(76)相适配的螺纹孔，所述制动蹄块(64)的内部开设有与锁紧螺栓(76)相适配的螺纹槽。
8.根据权利要求3所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：上下两侧所述活塞式制动轮缸(81)为左右对称分布，所述制动蹄块(64)的两端均开设有与推动块(83)相适配的连接槽，连接槽的内部固定安装有贯穿推动块(83)的固定销。
9.根据权利要求3所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器，其特征在于：单侧所述挂钩回位弹簧(85)的数量为两个且为对称分布，所述连接销(65)与固定柱(84)的内部均开设有与挂钩回位弹簧(85)相适配的挂钩孔。
10.根据权利要求1所述的气压鼓式双领蹄鼓式制动器的控制方法，其特征在于：引入机器学习算法，图注意力网络gat和变分自编码器vae，对制动器的运行数据进行分析和学习，优化制动器的控制策略，提高制动效率和稳定性；具体步骤为：
