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摩托车交流底盘测功机测控软件系统的开发文章编号：10008829(2004)40903摩托车交流底盘测功机测控软件系统的开发C 北工业大学机电工程学院陕西西安710072)李盘靖，李 民，王 炜，秦现生摘要：摩托车底盘测功机是在室内完成整车性能试验、工况排放试验等专项试验所必需的大型检测设备。笔者依据有关国家标准，为一种新型摩托车交流底盘测功机研究开发了一套测控软件系统。该软件系统能实现试验数据的采集，管理测试项目，监控测试过程，为有效利用底盘测功机奠定了基础，保证了各种性能试验快速、可靠、方便地进行。关键词：摩托车；交流底盘测功机；测控软件中图分类号：2文献标识码：is a of to C is of be is 0 on nat he ey C 要进行整车性能测试和工况排放试验。整车性能测试可以在专用道路上进行，也可在室内模拟道路工况的专用设备上进行口。摩托车底盘测功机就是通过模拟道路行驶工况，在室内进行摩托车整车性能测试的大型设备。与道路试验相比，在底盘测功机上进行台架试验具有安全性好、不受气候影响、测试速度快、精度高、费用低、数据稳定性好等优点，且能够开展工况法测量排气污染物的试验J。因此，在摩托车试验研究、质量检测及新产品开发中，摩托车底盘测功机已成为不可或缺的关键设备。国内外对于摩托车底盘测功机(以下简称测功机)的研究H“1，20世纪80年代至90年代中期，其重点是电涡流式和直流伺服式测功机。电涡流测功机需水冷却，漏水易锈蚀，恒速控制精度差，体积大，使用不便。直流测功机成本高，对多余电能的处理困难。自20世纪90年代起，日、德等国开始采用交流伺服系统，出于技术壁垒和保密的原因，详细的技术报道很少。国内在这方面的研究刚刚起步，经查询还没有见到详尽的技术报道。笔者对交流变频式测功机从基本原理、组成到关键技术进行了一些探索和研究，本文主要对应用于该交流测功机的测控软件系统进行讨论。1 交流测功机组成及其工作原理为使室内台架试验能代替野外道路试验，测功机需要等效模拟道路行驶工况，主要包括道路行驶时的行驶阻力以及空气冷却条件。经动力学分析o“，可得测功机模拟输出阻力的理论计算公式为+曰口+，lMR)dvdt+)式中，A、B、。是测功机机械系的总摩擦阻力；。是摩托车前轮的惯性质量；M。是滚轮等的惯性质量；是摩托车行驶速度。笔者研发的交流底盘测功机系统以变频器和交流异步电机构成交流伺服系统，其组成如图1所示。基本工作原理为：测功机通过加速度仪获得滚轮线速度(即车速)据式(1)计算模拟输出阻力，由变频器驶提示信盟蠹裂凳篓 转速控制 厂、V、了、 剥鬣油耗f 蒿物!。翮萆风速节反馈风速控制指令转矩转速控制指令排气分析仪贰箩垂垂刊二据传输通图1 摩托车交流底盘测功机系统组成示意图速督鞯酱一变频器测控技术2004年第23卷增刊频器B，根据车速控制鼓风机转速，模拟空气冷却；系统电能流向由能量回馈单元控制；司机助手单元为驾驶员提供驾驶提示信息、发送接收动作指令等；由油耗仪获得摩托车在任意时间段内的燃油消耗，由排气分析仪获得摩托车尾气污染物的当量。2测试项目和测功机运行方式21测试项目设计 根据有关标准。，结合实际需要，确定本测功机测试项目如表1所示。 表1测试项目测试项目 描 述车速俚程表校核 翼霁霉蓑嚣速里程表指示值下的实际值加速性能试验 螽萋蹇辇主笛契暑度为零或指定初速度加速爬坡能力试验 测得受试摩托车能够通过的最大坡度纛鬻试验霾妻嚣篓=筹削滑行性能试验 篷墨熹彗养拨鞭力源到停止时所通过的驱动轮输出功率试验 掣墨嚣在相应速度下油门全开时的输出工况排放试验 笺慧翕震机上按规定的工况运转测得排22测功机运行方式根据测试项目，参照已有产品，确定底盘测功机如下3种运行方式：(1)恒转速(式：测功机在转速闭环控制方式下运转，负荷(转矩)大小和方向取决于受试摩托车。用于测功机空转检查、后轮驱动力测试等。(2)恒转矩(方式：测功机在转矩闭环控制下运转，运转方向不能变，转速大小取决于被测原动机。主要用于测功机特性检查、构成3)自动道路负荷(式：测功机根据滚轮线速度”计算测功机应输出的制动力，得到输出转矩指令F，使摩托车在测功机上运转时受到的阻力与在道路上一样，以取得和野外道路试验一样的试验效果，这是测功机最常用的工作方式。3测控软件系统设计为了有效利用自行研制的摩托车交流底盘测功机，充分发挥它的巨大作用，提高试验效率，在完成系统硬件、测试项目的设计以后，测试与控制软件系统的研究设计是非常重要的。31 )。参数或多点设定的”一1024脉冲光电编码器的脉冲信号上升缘触发，计算摩托车转速、加速度和模拟道路阻力。开发语言为标准2测试项目管理软件在上位机中根据测试项目，设定工作方式，进行无动力滑行，修正式(1)中的阻力系数A、B、行各项整车性能试验，并保存试验结果，生成图表，打印报表等。开发工具为0。图2给出了上位机软件系统结构。：警犁：犁 _尢动蕊_信| 修正2004年第23卷增刊言变量。另外，引入增量控制的思想，即每次的实际控制输出量择用常用的7个语言变量值：正大，正中，正小，零，负小，负中，负大，将语言变量论域上的模糊子集的隶属函数取为有正态分布特点的正态模糊数。论域采用一3，+3，则可分别取正态模糊数+3，+2，4，一1，一2，一3。属于论域其中)表示四舍五人取整运算。同理可以把K。其中K。表示误差糊控制规则可以用形如if e e 的模糊条件语句来表达。模糊数模型的结构可用式(2)的解析式表达五=o；+(1一)；，o eo，1 (2)采用不同的修正因子偏差大血，使偏差加速系统的响应；当偏差小o，使减小系统超调。为使控制规则更加灵活，根据偏差以引入两个或两个以上的修正因子。选用式(3)所示带两个修正因子的模糊数模型(3)n口：0，1，其值根据现场调试的经验数据确定。由上述模型就可以得到控制规则查询表。实际应用中先把到偏差占，通过一个二维查询表得到五，解模糊后得到模糊过程和模糊化的过程正好相反。另外，该模糊数模型中的表项可根据实际调试的情况修改调整。4结束语经现场调试，该控制策略取得了较好的控制效果，静态误差2，而且有很好的动态性能。经过多次焊接实验，满足实际应用的需要，极大地提高了生产效率。该焊炉特别适合中小批量生产和科研使用。参考文献：1章卫国，杨向中模糊控制理论与应用M西安：西北工业大学出版社，2000102 张曾科模糊数学在自动化技术中的应用M北京：清华大学出版社，1997073刘增良模糊技术与应用选编(2)M北京：北京航空航天大学出版社，1997054 姜培刚，等单片机在退火炉炉温模糊控制中的应用J电子技术应用，2001，(4)5 l 9996 马静，苏三买，赵旭民电测与仪表，2000，(1)作者简介：朱宇虹(1972一)，男，讲师，博士研究生，主要研究方向为通信信息信号处理；张其善(1936一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为通信信息信号处理、桥函数理论、智能交通系统、信息安全。(上接第411页)图3工况排放试验司机助手画面参考文献：1 537894，摩托车和轻便摩托车道路试验总则S2 6093，摩托车整车性能台架试验方法S3 1462293，摩托车排气污染物的测量工况法S4 程丹玲，程昌银摩托车底盘电力测功机风速控制系统J武汉汽车工业大学学报，1997，19(6)：17205 严峻小型内燃机，1999，28(5)：646李东林，宁康，刘志猛摩托车综合测试系统J山东内燃机，2002，72(2)：80827 陈文润，王培玲，严峻，等摩托车底盘测功机动力学原理J机械设计，2001，(2)：22248任有，许洪国，李显生，等汽车底盘测功机惯性系统开发研究J公路交通科技，2002，19(3)：141143作者简介：李盘靖(1976一)，男，湖南省炎陵县人，博士研究生，研究方向为机电控制系统和机电设备的故障诊断等；李民(1973一)，女，博士研究生；王炜(1978一)，男，博士研究生；秦现生(1962一)，男，教授、博士研究生导师。j1，2O=ee、，一ee、，、，l1，L+eI，J(1【=M万方数据摩托车交流底盘测功机测控软件系统的开发作者： 李盘靖， 李民， 王炜， 秦现生作者单位： 西北工业大学,机电工程学院,陕西,西安,710072刊名： 测控技术英文刊名： (期)： 2004，23(引用次数： 1次参考文献(8条)托车底盘电力测功机风速控制系统 1997(06)999(05)托车综合测试系统期刊论文002(02)托车底盘测功机动力学原理期刊论文001(02)车底盘测功机惯性系统开发研究期刊论文002(03)相似文献(10条)、工控机等构成了全数字化的、于小型内燃机与摩托车2005,34(6)根据摩托车交流底盘测功机的功能要求和特点,体论述了电控系统的硬件构成及频器、上下位工控机等部分的功能;详细阐述了控制系统中的下位工控机软件的设计与实现;最后通过比对实验表明本系统与国外同类设备相比,精度满足设计要求,于电气传动2004,34(据摩托车交流底盘测功机的功能要求和特点,体论述了电控系统的硬件构成及频器、上下位工控机部分的功能,并详细阐述了控制系统中的度满足设计要求,于仪器仪表用户2006,13(6)对摩托车交流底盘测功机的力学原理和控制系统的结构功能进行了介绍分析,利用发了摩托车交流底盘测功机的监控系统,测试者通过人机界面就可以操作测试过程,并实现了对现场信号的采集,数据处理分析和显示,报表、宇 基于004摩托车交流底盘测功机是在室内检测摩托车驱动轮输出功率、驱动力(扭矩)和转速(或车速)有电控系统自动化程度高、操作便利、试验速度快、费用低、数据稳定、可比性好,后详细阐述了基于有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、是选择从据实际需要自行编写了现了以顺利地实现摩托车交流底盘测功机系统的通信,可成功地被与通信,报文收发正确、工作可靠,过该通信系统的开发,积累了宝贵的开发经验,为今后托车交流底盘测功机电控系统的设计与实现 3(4)根据摩托车交流底盘测功机的功能要求提出了电控系统的设计方案;具体论述了电控系统的硬件构成及各部分的功能,并详细阐述了控制系统中的下位工控机软件的设计与实现;介绍了在提高系统安全性、流底盘测功机电控系统的设计 体论述了测功机、于004根据摩托车交流底盘测功机的功能要求和特点,体论述了电控系统的硬件构成及频器