CN102331353A

CN102331353A - 基于虚拟仪器的汽车abs测控系统及测试方法

Info

Publication number: CN102331353A
Application number: CN201110166309A
Authority: CN
Inventors: 周萍; 孙跃东; 朱善同; 王凤琥
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: CN102331353B

Abstract

本发明涉及一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统及测试方法，ABS制动系统为试验的测试对象，利用电动机的转速模拟汽车的车速；通用变频器通过调节其频率实现对电动机的调速控制；飞轮用来模拟汽车的部分运动惯量；磁粉离合器利用计算机控制其输入电流的大小调节其输出转矩，从而模拟不同的路面附着系数，同时模拟汽车的部分运动惯量。整个测试过程可以由计算机的程序控制，故只要改变计算机程序，就可以改变测试的各项目的测试功能；硬件设备与软件编程相结合，硬件装置安装简单，虚拟测试面板直观易用；数据采集速度快测试精度高，重复性好，可节省大量的时间和人力，大大提高了测试效率，并且可靠性高。

Description

基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试技术，特别涉及一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统。

背景技术

随着我国汽车工业的迅猛发展，人们日益重视交通安全问题，车速的提高对车辆制动系统提出了更高的要求。装有ABS（Anti-lock Braking System）的汽车，在制动时可以极大地提高汽车制动过程中的操纵稳定性，从而在一定程度上保障了行车安全性。因此对ABS性能好坏进行检测以确保其质量就显得尤为重要。测试系统选择是否合理直接关系到能否很好的检测ABS的性能的好坏，如何采用合适的测试控制系统准确测试ABS的相关性能，通过分析测试过程中的数据，然后判定产品性能的好坏以及获取关键的参数，从而运用到ABS产品的开发中去，成为汽车电子装置的研发热点。目前的测试装置的功能全部是以硬件或是软件的形式存在，缺乏灵活性，而且这些设备大多工艺复杂、造价昂贵、依赖进口，而且许多检测设备存在检测时间长、效率低，而且无法模拟不同附着系数的路面来实现快速准确检测，不能满足高效率、智能化检测的需求。虚拟仪器是通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件资源有机的如何一体，它把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量及控制能力结合成一个系统，通过软件对数据的实时显示、存储及分析处理。因此，将虚拟仪器技术应用于汽车ABS的检测试验台系统是该领域的一个重要方向。

发明内容

本发明是针对现在ABS系统测试工艺复杂的问题，提出了一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统及测试方法，将最新的虚拟仪器技术应用于ABS性能测试系统中，这种将测试仪器内嵌入计算机的测试装置能够完成多个随时间变化的参量的快速测量，能有效的抑制噪声和振动等干扰，在很短的时间内完成大量的数据处理和分析任务，并且可以控制测量过程，记录与显示测量结果，最后确定ABS性能的好坏。

本发明的技术方案为：一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统，变频器控制调节电机的转速，电动机经皮带轮传动带动磁粉离合器，磁粉离合器通过皮带带动皮带轮拖动连接后轴和轴承的转动，后轴的转动带动制动鼓的转动，制动鼓接制动分泵，同时皮带轮带动前轴，前轴的转动通过轴承和联轴器带动制动盘，制动盘连接液压调节器，液压调节器与ABS控制系统、真空助力器、制动踏板和真空泵依次相连接，光电式转速传感器装在车轮前测速，测得转速通过专用电缆传送到数据采集卡上，数据采集卡插在PC机的插槽中完成与PC机的通信。

一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统的测试方法，包括基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统，首先松开制动踏板，保证制动器处于不工作状态，PC机通过调节变频器控制调节电动机的转速，电动机经皮带传动带动磁粉离合器拖动车轮运转，当制动测试开始时，踩下制动踏板，转速信号会被光电式转速传感器转化为频率信号，在通过F/V变换器进行滤波处理后转换为0-5V的电压信号，再通过数据采集卡采集到PC机上，通过程序计算得到实时的车轮速度、减速度及制动力，然后按照在相同制动力下汽车道路行驶过程中的车轮减速度为目标，调节磁粉离合器扭矩的大小再通过制动力的大小确定汽车行驶速度的目标值，从而调节电机的转速，进而达到电机的输出转速能符合实际车速的变化情况，在整个测试过程中，PC机对采集来信号进行滤波处理、信号的有效值计算、信号的频率计算，通过直观的示波窗口、表盘指示虚拟仪器控件显示波形和数据，并将重要的数据送至数据库存储以备参考和测后处理。

本发明的有益效果在于：本发明基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统，能自动完成被测对象的测试数据的采集，自行进行数据处理和参数计算；整个测试过程可以由计算机的程序控制，故只要改变计算机程序，就可以改变测试的各项目的测试功能；硬件设备与软件编程相结合，硬件装置安装简单，虚拟测试面板直观易用；数据采集速度快测试精度高，重复性好，可节省大量的时间和人力，大大提高了测试效率，并且可靠性高。

附图说明

图1为本发明基于虚拟仪器的汽车ABS试验台检测装置结构示意图；

图2为本发明基于虚拟仪器的汽车ABS试验台检测装置软件结构和功能框图；

图3为本发明基于虚拟仪器的汽车ABS试验台检测装置软件设计流程图。

具体实施方式

基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统的整体结构框图如图1所示，包括光电式转速传感器1、轴承2、皮带轮3、后轴4、制动鼓5、制动分泵6、电动机7、电机转速传感器8、磁粉离合器9、皮带10、飞轮11、联轴器12、液压调节器13、制动盘14、前轴15、数据采集卡16、PC机17、ABS控制系统18、真空助力器19、制动踏板20、真空泵21，利用变频器控制调节电机7的转速，电动机7经皮带轮传动带动磁粉离合器9，磁粉离合器9通过皮带10带动皮带轮3拖动连接后轴4和轴承2的转动，后轴4的转动带动制动鼓5的转动，制动鼓5接制动分泵6，同时皮带轮带动前轴15，前轴15的转动通过轴承和联轴器12带动制动盘14，制动盘14连接液压调节器13，液压调节器13与ABS控制系统18、真空助力器19、制动踏板20和真空泵依次相连接，光电式转速传感器1装在车轮前测速，测得转速通过专用电缆传送到数据采集卡16上，数据采集卡16插在PC机17的插槽中完成与PC机17的通信。

ABS制动系统18为试验的测试对象，利用电动机7的转速模拟汽车的车速；通用变频器通过调节其频率实现对电动机的调速控制；飞轮11在这里用来模拟汽车的部分运动惯量；磁粉离合器9利用计算机控制其输入电流的大小调节其输出转矩，从而模拟不同的路面附着系数，同时模拟汽车的部分运动惯量；光电式转速传感器用来采集轮速、电动机转速和飞轮的转速。测试装置中电动机转速的控制能实现汽车不同车速的模拟，车辆的惯量通过安装的飞轮进行模拟。通过计算机对磁粉离合器传递力矩的控制实现地面对车轮制动力及车辆转动惯量的模拟。

基于虚拟仪器的汽车ABS试验台检测装置软件结构和功能框图如图2所示，软件系统主要包括控制模块、测量模块、数据处理模块和辅助功能。控制模块由汽车车速控制、路面模拟控制和能量补偿控制组成；测量模块包括车轮转速测量、飞轮转速测量和电机转速测量；数据处理模块包括数据滤波处理、数据存储、报表生成及打印和数据查询；辅助功能包括系统登陆设置、显示设置和传感器标定。

软件的控制模块主要实现汽车车速的控制、不同附着系数的路面模拟控制及惯量的补偿。测量模块包括了车轮转速的测量、飞轮转速的测量、电机转速的测量。数据处理模块包括数据的滤波处理、数据存储、报表的生成打印和数据的查询。辅助功能由系统登陆、系统参数设置、传感器标定及显示屏设置等。软件系统实现以下功能：测控系统与变频器之间的串行通信；测控系统与磁粉离合器控制器之间的串行通信；测控系统与显示屏之间的串行通信；测控系统对转速信号的采集；测控系统对信号进行分析处理。

基于虚拟仪器的汽车ABS试验台检测装置软件设计流程图如图3所示，首先通过调用仪器的驱动程序来连接虚拟仪器测控系统，连接成功后进行系统初始化，设置测试过程中所要求的参数，即选择附着系数值、汽车初始速度值等。当汽车在检测试验台上达到给定速度，指示驾驶员踩制动踏板，测控程序对传感器传来的转速、转矩对应的频率信号进行采集，并经软件处理，处理分为两部分：一是对采集的数据进行运算分析，得到下一时刻能量补偿量，来控制变频器的输出频率和磁粉离合器控制电压；二是将采集的车轮转速数据经过分析和运算，得到车速。当制动速度为0时试验结束，保存数据，显示计算结果并绘制车轮转速和车速曲线，送至用户界面。

本发明的测试方法为：在试验台开始前，松开制动踏板，保证制动器处于不工作状态，计算机通过调节变频器控制调节电机的转速，电机经皮带传动带动磁粉离合器拖动车轮运转。当制动试验开始时，踩下制动踏板，转速信号会被光电开关转化为频率信号，在通过F/V变换器进行滤波处理后转换为0-5V的电压信号，再通过数据采集卡采集到计算机上，通过Labview程序计算得到实时的车轮速度、减速度及制动力，然后按在相同制动力下汽车道路行驶过程中的车轮减速度为目标，调节磁粉离合器扭矩的大小再通过制动力的大小确定汽车行驶速度的目标值，从而调节电机的转速，进而达到电机的输出转速能符合实际车速的变化情况。在整个测试过程中，计算机上的虚拟测试软件可以完成对采集来信号进行滤波处理、信号的有效值计算、信号的频率计算等，通过直观的示波窗口、表盘指示等虚拟仪器控件显示波形和数据，并将重要的数据送至数据库存储以备参考和测后处理。远程通信是虚拟仪器测试平台大一大优势，它将虚拟仪器、外部设备、被测对象及数据库等资源纳入网络实现资源共享，同时提高了测试的效率。

基于虚拟仪器的汽车ABS性能测试系统的整体结构框图如图1所示。在实验开始时，接通试验台电源，打开PC机上的系统控制软件，将目标车速设定为50km/h或其它值，同时选择左右车轮的不同路面，分别对应着不同的附着系数，例如选择同一沥青单一路面，也可以将左右轮选择为不同的路面即为分离路面或对接路面。完成设置以后单击开始准备按钮，试验台开始转动，当电机转速达到设定转速以后，踩下制动踏板，开始制动，同时ABS启动，数据采集开始，直到速度降为0为止。在试验结束时单击试验结束按钮，则本次试验结束，程序返回到主控界面。在ABS制动的过程中波形图上会显示车速与轮速的变化曲线，试验数据自动存储，以备试验后分析。如果由于异常速度无法达到设定值，程序会进入死循环，此时需强制结束试验以保护试验台不被损坏。

Claims

1.一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统，其特征在于，变频器控制调节电动机（7）的转速，电动机（7）经皮带轮传动带动磁粉离合器（9），磁粉离合器（9）通过皮带（10）带动皮带轮（3）拖动连接后轴（4）和轴承（2）的转动，后轴（4）的转动带动制动鼓（5）的转动，制动鼓（5）接制动分泵（6），同时皮带轮带动前轴（15），前轴（15）的转动通过轴承和联轴器（12）带动制动盘（14），制动盘（14）连接液压调节器（13），液压调节器（13）与ABS控制系统（18）、真空助力器（19）、制动踏板（20）和真空泵依次相连接，光电式转速传感器（1）装在车轮前测速，测得转速通过专用电缆传送到数据采集卡（16）上，数据采集卡（16）插在PC机（17）的插槽中完成与PC机（17）的通信。

2.一种基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统的测试方法，包括基于虚拟仪器的汽车ABS测控系统，其特征在于，首先松开制动踏板，保证制动器处于不工作状态，PC机（17）通过调节变频器控制调节电动机（7）的转速，电动机（7）经皮带传动带动磁粉离合器（9）拖动车轮运转，当制动测试开始时，踩下制动踏板，转速信号会被光电式转速传感器（1）转化为频率信号，在通过F/V变换器进行滤波处理后转换为0-5V的电压信号，再通过数据采集卡采集到PC机（17）上，通过程序计算得到实时的车轮速度、减速度及制动力，然后按照在相同制动力下汽车道路行驶过程中的车轮减速度为目标，调节磁粉离合器（9）扭矩的大小再通过制动力的大小确定汽车行驶速度的目标值，从而调节电机的转速，进而达到电机的输出转速能符合实际车速的变化情况，在整个测试过程中，PC机（17）对采集来信号进行滤波处理、信号的有效值计算、信号的频率计算，通过直观的示波窗口、表盘指示虚拟仪器控件显示波形和数据，并将重要的数据送至数据库存储以备参考和测后处理。