汽車電動助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)
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3 EPS試驗(yàn)臺硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
EPS試驗(yàn)臺主要由轉(zhuǎn)向力矩輸入、轉(zhuǎn)向阻力模擬系統(tǒng)及試驗(yàn)臺測控系統(tǒng)組成，試驗(yàn)臺能夠?qū)Σ煌愋偷碾妱又D(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行測試。
3.1 轉(zhuǎn)向輸入力矩的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)可以通過人工操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動進(jìn)行測試，也可以在雙行星齒輪處增加帶減速機(jī)的驅(qū)動電機(jī)，通過編寫電機(jī)驅(qū)動程序控制電機(jī)帶動轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)自動輸入轉(zhuǎn)矩。
3.2 轉(zhuǎn)向阻力矩模擬系統(tǒng)
在實(shí)際汽車轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向盤會受到來自地方的轉(zhuǎn)向阻力，它受路面摩擦系數(shù)、前橋負(fù)荷、車速等因素的影響。轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺通過在轉(zhuǎn)向搖臂端增加磁粉制動器向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供模擬阻力矩。磁粉制動器選用CZK-5型自冷式空心軸超薄磁粉制動器，它的額定轉(zhuǎn)矩為50N·m，激勵電流為1A，允許滑差功率為1200W。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩為100N·m，故需要減速機(jī)構(gòu)來增加阻力矩。如選用100N·m的磁粉制動器需要增加水冷冷卻裝置，故可采用齒輪式減速器來實(shí)現(xiàn)。
3.3 轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺測控系統(tǒng)
轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺測控系統(tǒng)的作用是在測試時，通過數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時采集試驗(yàn)臺上各種傳感器信號，如：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤扭矩、轉(zhuǎn)向阻力矩、助力電機(jī)電流等信號，顯示在工控機(jī)上，并保存到數(shù)據(jù)庫中共試驗(yàn)分析用。圖2為EPS試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)框圖。此外，制作控制柜，將工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、直流穩(wěn)壓電源、磁粉制動器的驅(qū)動器以及信號發(fā)生器裝置集中安置，以方便對試驗(yàn)進(jìn)行控制操作。
圖2 轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺測控系統(tǒng)框圖
試驗(yàn)臺軟件系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、電機(jī)控制、安全保護(hù)等功能。軟件系統(tǒng)可采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，由界面通信模塊、綜合控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電機(jī)控制模塊、轉(zhuǎn)向回正模塊和信號給定模塊組成。試驗(yàn)臺軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。各部分功能為：
軟件主控系統(tǒng)。整套試驗(yàn)程序的主界面，管理各個試驗(yàn)分項(xiàng)程序和功能模塊。
試驗(yàn)準(zhǔn)備。試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置，試驗(yàn)前對各個傳感器進(jìn)行調(diào)零和 標(biāo)定，檢測試驗(yàn)臺的狀態(tài)以確保能夠進(jìn)行試驗(yàn)。
運(yùn)動控制。對電機(jī)進(jìn)行控制，使其按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的形式運(yùn)動和加載，同時將運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行反饋。
數(shù)據(jù)采集。采集各個模擬信號和開關(guān)信號。
數(shù)據(jù)分析處理。對從數(shù)據(jù)采集卡上采集的各路模擬信號進(jìn)行分析和處理，主要是對干擾信號進(jìn)行軟件濾波。
試驗(yàn)顯示。把經(jīng)過分析處理的數(shù)據(jù)在屏幕上實(shí)時地顯示出來，對要求繪制試驗(yàn)曲線的試驗(yàn)還會在屏幕上動態(tài)地繪制出試驗(yàn)圖形。
數(shù)據(jù)庫。存儲和管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，也可以在試驗(yàn)軟件中的數(shù)據(jù)庫操作界面中對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。
圖3 試驗(yàn)臺軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
設(shè)計(jì)開發(fā)了電動助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺。試驗(yàn)臺分硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，采用模塊化設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)將伺服控制和數(shù)據(jù)采集集合在工控機(jī)上，有效地提高了測控系統(tǒng)的效率和精度
電動助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺可以使工程師在實(shí)車試驗(yàn)前，通過臺架試驗(yàn)獲得轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的某些疾病參數(shù)和算法，減少EPS試驗(yàn)投入，縮短開發(fā)周期。(end)
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