汽车制动试验台数据采集、处理系统研制培训资料

1、PAGE PAGE II摘 要要本文主要要研究内内容是汽汽车检测测线制动动工位测测控系统统的研制制。GBB72558220077机动动车运行行安全技技术条件件中对对汽车制制动系统统提出了了主要技技术条件件,规定定了台式式检验制制动性能能的检测测项目及及相关标标准。根根据要求求设计了了总体方方案，根根据检测测实际环环境和技技术要求求具体设设计了系系统硬件件和软件件。首先，在在确立了了对汽车车制动性性能参量量检测及及控制的的总体方方案后，根根据各个个参量的的特点设设计了硬硬件检测测电路。第二部部分对软软、硬件件的可靠靠性设计计、抗干干扰措施施等方面面进行了了研究。第三部部分研究究了本系系统所采采用

2、的数数据处理理方法。包括FFIR数数字滤波波算法。最后一一部分对对制动力力测控系系统进行行了系统统调试和和性能试试验，用用前面提提到的数数据处理理方法处处理实验验数据结结果达到到预期要要求。关键词： 汽车车制动性性 测测控检测测系统抗抗干扰 数字字滤波 FIIRABSTTRACCTThiss thhesiis ddesiignss auutommobiile braakinng pperfformmancce iinsppecttingg annd cconttroll syysteem. Somme pprimmaryy teechnnicaal qquallifiicattionn off

3、 auutommobiile braakinng hhas beeen bbrouughtt foorwaard in .innspeectiing iteem aand corrrellatee crriteerioon oof ttablle iinsppecttionn brrakiing perrforrmannce hass beeen preescrriptted in it. Thhe hharddwarre aand sofftwaare aree deesiggnedd acccorrdinng tto ppraccticcal neeed. In ordder to res

4、straain thee nooisee, tthe dessignn off haardwwaree annti-intterffereencee annd ddigiitall fiilteer iis nneceessaary.Firsstlyy, eestaabliishiing thee bllue priint of autto bbrakkingg peerfoormaancee innspeectiing andd coontrrol sysstemm thhe hharddwarre hhas beeen ddesiigneed aaccoordiing to thee ch

5、haraacteerissticc off thhe pparaametter. Thhe ssecoond parrt iis tthe sofftwaare andd haardwwaree reeliaabillityy annd aantii-jaammiing hass beeen ressearrcheed. Thee thhirdd paart is aboout datta pproccesssingg meethood iinclludiing diggitaal ffiltteriing ariithmmetiic aand datta ssyntthessiziing t

6、ecchniicall, ssuchh ass FIIR ddigiitall fiilteerinng. In thee laast parrt, we didd soome sysstemm deebugg annd pperfformmancce ttestt too brrakiing insspecctinng ssysttem. Acccorrdinng tto tthe datta ggainned by usiing thee teechnnicaal wwe ssaidd juust noww .Key Worrds：auttomoobille bbrakkingg peer

7、foormaancee innspeectiing sysstemm diigittal fillterringg Fiinitte IImpuulsee Reespoonsee目 录录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202668773 第一章绪绪论 PAGEREF _Toc202668773 h 1 HYPERLINK l _Toc202668774 1.1本本课题研研究的目目的及意意义 PAGEREF _Toc202668774 h 1 HYPERLINK l _Toc202668775 1.2本本课题研研究的主主要内容容 PAGEREF _Toc20266

8、8775 h 1 HYPERLINK l _Toc202668776 第二章制制动试验验台检测测系统的的设计 PAGEREF _Toc202668776 h 22 HYPERLINK l _Toc202668777 2.1检检测系统统结构、原理及及方案 PAGEREF _Toc202668777 h 22 HYPERLINK l _Toc202668778 2.1.1制动动工作试试验台的的工作原原理 PAGEREF _Toc202668778 h 2 HYPERLINK l _Toc202668779 2.1.2汽车车制动性性能检测测相关标标准 PAGEREF _Toc202668779 h

9、3 HYPERLINK l _Toc202668780 2.2 设计方方案 PAGEREF _Toc202668780 h 3 HYPERLINK l _Toc202668781 2.3输输入模块块的设计计 PAGEREF _Toc202668781 h 4 HYPERLINK l _Toc202668782 2.3.1力传传感器信信号处理理电路 PAGEREF _Toc202668782 h 44 HYPERLINK l _Toc202668783 2.3.2速度度传感器器信号处处理电路路 PAGEREF _Toc202668783 h 7 HYPERLINK l _Toc202668784

10、 2.4 输出模模块设计计 PAGEREF _Toc202668784 h 11 HYPERLINK l _Toc202668785 2.5系系统软件件设计 PAGEREF _Toc202668785 h 111 HYPERLINK l _Toc202668786 第三章系系统抗干干扰设计计 PAGEREF _Toc202668786 h 14 HYPERLINK l _Toc202668787 3.1干干扰的形形成 PAGEREF _Toc202668787 h 144 HYPERLINK l _Toc202668788 3.1.1干扰扰源 PAGEREF _Toc202668788 h 1

11、44 HYPERLINK l _Toc202668789 3.1.2耦合合方式 PAGEREF _Toc202668789 h 114 HYPERLINK l _Toc202668790 3.2硬硬件抗干干扰措施施 PAGEREF _Toc202668790 h 14 HYPERLINK l _Toc202668791 3.2.1供电电系统的的抗干扰扰措施 PAGEREF _Toc202668791 h 114 HYPERLINK l _Toc202668792 3.2.2接地地系统的的抗干扰扰措施 PAGEREF _Toc202668792 h 115 HYPERLINK l _Toc202

12、668793 3.2.3针对对电磁场场耦合及及辐射干干扰而采采取的措措施 PAGEREF _Toc202668793 h 155 HYPERLINK l _Toc202668794 3.2.4 接口电电路的抗抗干扰措措施 PAGEREF _Toc202668794 h 155 HYPERLINK l _Toc202668795 3.3用用软件消消除干扰扰的方法法 PAGEREF _Toc202668795 h 16 HYPERLINK l _Toc202668796 3.3.1软件件抗干扰扰的提出出 PAGEREF _Toc202668796 h 16 HYPERLINK l _Toc2026

13、68797 3.3.2软件件抗干扰扰的特点点 PAGEREF _Toc202668797 h 16 HYPERLINK l _Toc202668798 3.3.3设计计合适的的数字滤滤波程序序 PAGEREF _Toc202668798 h 16 HYPERLINK l _Toc202668799 3.3.4 提提高系统统的容错错能力 PAGEREF _Toc202668799 h 116 HYPERLINK l _Toc202668800 3.4总总结 PAGEREF _Toc202668800 h 177 HYPERLINK l _Toc202668801 第四章数数字处理理方法研研究 P

14、AGEREF _Toc202668801 h 188 HYPERLINK l _Toc202668802 4.1曲曲线拟合合 PAGEREF _Toc202668802 h 18 HYPERLINK l _Toc202668803 4.1.1拟合合曲线的的优化算算法 PAGEREF _Toc202668803 h 199 HYPERLINK l _Toc202668804 4.1.2拟合合曲线的的优化算算法 PAGEREF _Toc202668804 h 199 HYPERLINK l _Toc202668805 4.1.3段拟拟合函数数的构造造 PAGEREF _Toc202668805 h

15、 20 HYPERLINK l _Toc202668806 4.144段拟合合函数的的构造 PAGEREF _Toc202668806 h 220 HYPERLINK l _Toc202668807 4.155优化后后制动力力曲线 PAGEREF _Toc202668807 h 221 HYPERLINK l _Toc202668808 4.2 FIRR数字滤滤波器的的设计 PAGEREF _Toc202668808 h 221 HYPERLINK l _Toc202668809 4.2.1 FIRR结构简简介 PAGEREF _Toc202668809 h 211 HYPERLINK l _

16、Toc202668810 4.2.2窗函函数的选选择及程程序框图图 PAGEREF _Toc202668810 h 22 HYPERLINK l _Toc202668811 第五章系系统调试试 PAGEREF _Toc202668811 h 23 HYPERLINK l _Toc202668812 5.1 制动动过程分分析 PAGEREF _Toc202668812 h 233 HYPERLINK l _Toc202668813 5.2 系统统调试 PAGEREF _Toc202668813 h 223 HYPERLINK l _Toc202668814 5.2.1 静静态调试试 PAGERE

17、F _Toc202668814 h 23 HYPERLINK l _Toc202668815 5.2.2联机机仿真调调试 PAGEREF _Toc202668815 h 244 HYPERLINK l _Toc202668816 5.3 系系统标定定 PAGEREF _Toc202668816 h 24 HYPERLINK l _Toc202668817 5.3.1 标定实实验 PAGEREF _Toc202668817 h 244 HYPERLINK l _Toc202668818 5.3.2制动动台数据据处理PAGEREF _Toc202668818 h 225 HYPERLINK l _

18、Toc202668819 结论 PAGEREF _Toc202668819 h 266 HYPERLINK l _Toc202668820 参考文献献 PAGEREF _Toc202668820 h 27 HYPERLINK l _Toc202668821 致谢 PAGEREF _Toc202668821 h 288- PAGE 32 - 第一章 绪论论1.1本本课题研研究的目目的及意意义机动车制制动性能能是安全全检测的的重点检检测项目目之一。据调查查，在机机动车发发生的交交通事故故中由于于制动不不良占有有很大的的比重，可可见机动动车必须须具备良良好的制制动性能能才能保保证行驶驶安全；同时也也

19、只有在在此条件件下才能能提高行行驶速度度和运输输生产率率。因此此我们应应该高度度重视机机动车的的制动性性能，必必须经常常对制动动系统进进行检验验和调整整。随着电子子技术和和机械加加工工业业的发展展，在传传统检测测方法的的基础上上，逐步步发展成成现代汽汽车诊断断与检测测技术。汽车检检测通常常指使用用现代检检测技术术和设备备，结合合计算机机、自动动控制等等高新技技术来检检测汽车车技术状状况，是是以工程程数学、故障物物理、可可靠性理理论、电电子学和和电子技技术、信信息控制制理论等等为基础础的一门门综合性性应用科科学。汽汽车检测测对于保保证交通通安全，加强环环境保护护，提高高运输能能力和降降低生产产成

20、本都都具有重重要意义义。因此此选择汽汽车性能能检测作作为研究究课题是是很有现现实意义义的。1.2本本课题研研究的主主要内容容本文的研研究工作作分为三三部分。第一部分分是汽车车制动性性测控系系统的设设计。在在确立了了对汽车车制动性性能参量量检测及及控制的的总体方方案后，根根据各个个参量的的特点设设计了硬硬件检测测电路，并并介绍了了各个部部分的工工作原理理，最后后根据检检测项目目和功能能要求设设计了软软件。第二部分分讨论了了对系统统抗干扰扰和滤波波的问题题。介绍绍了在线线检测系系统中干干扰信号号和噪声声的排除除和抑制制的若干干途径。提到了了在本系系统中如如何解决决系统中中抗干扰扰和滤波波方法。第三

21、部分分是系统统调试部部分。本文的主主要工作作：1、完成成汽车制制动性能能整个检检测系统统硬件部部分的设设计。传传感器信信号处理理电路的的设计。2、完成成FIRR算法，设设计FIIR滤波波器。3、对系系统制动动过程进进行分析析及调试试。第二章制制动试验验台检测测系统的的设计2.1检检测系统统结构、原理及及方案2.1.1制动动工作试试验台的的工作原原理滚筒反力力式制动动试验台台由结构构相同的的左右两两套车轮轮制动力力测试单单元和一一套指示示装置组组成。每每套车轮轮制动力力测试单单元由驱驱动装置置、滚筒筒组、第第三滚筒筒、测量量装置等等构成，其其结构简简图如图图2-11所示。1.电动动机 22.减速

22、速箱 33.压力力传感器器 4.滚筒 5.第第三滚筒筒6.光电电传感器器7.链链传动 8.测测量指示示仪表滚筒反力力式制动动试验台台制动力测测量装置置主要由由测力杠杠杆和应应变测力力传感器器组成。测力杠杠杆一端端与传感感器连接接，另一一端与减减速器壳壳体连接接。进行行汽车制制动力检检测时，将将被检汽汽车驶上上制动试试验台上上，车轮轮置于主主、从动动滚筒之之间，压压下第三三滚筒，起起动电动动机，经经减速器器、链传传动和主主、从动动滚筒带带动车轮轮转动。被测车车轮制动动时，测测力杠杆杆与减速速器壳体体将一起起绕主动动滚筒轴轴线摆动动，传感感器将测测力杠杆杆传来的的、与制制动力大大小成正正比的力力转

23、换成成相应电电信号后后输送给给后继处处理装置置。当车车轮速度度下降220%时时，计算算机发出出指令使使电动机机停转1.22。汽车制动动性测量量参量包包括：车车轮阻滞滞力，制制动力和和检测，制制动力平平衡检测测，制动动协调时时间检测测，驻车车制动力力检测。因此汽汽车制动动性参量量测量的的技术指指标主要要是力学学参量测测量的技技术指标标。其内内容如下下2：1、制动动力最大大测试范范围0300000NN。2、踏板板力最大大测试范范围010000N。3、零值值误差不不超过0.11%(FFS)。4、制动动力不大大于4%(FSS)的：不超过过0.44%。5、制动动力大于于4%(FS)的的：不超超过5%。6

24、、左右右制动力力示值间间差，当当制动力力不大于于4%(FS)时时不超过过5%，当当制动力力大于44%(FFS)时时不超过过3%。7、自动动关机时时，其第第三滚筒筒在自动动关机时时的线速速度值应应为主滚滚筒线速速度值的的70%900%。根据所规规定的技技术指标标，本系系统制动动力测量量采用的的力传感感器为00.055级（万万分之五五）BHHR系列列悬臂梁梁式高精精度测力力传感器器，量程程为0500000NN，供电电电压DDC9VVDC115V，输输出信号号1.55200mV。由此可可见，传传感器的的选择足足以满足足所需的的测量精精度。2.1.2汽车制制动性能能检测相相关标准准GB72258200

25、07机机动车运运行安全全技术条条件中中对汽车车制动系系统提出出了主要要技术条条件，规规定了台台式检验验制动性性能的检检测项目目及相关关标准。制动性性能台式式检验的的技术要要求如下下：1、制动动性能台台式检验验车轴制制动力的的要求见见表2-1。2、制动动力平衡衡要求在制动力力增长的的过程中中，左、右轮制制动力差差与该轴轴左、右右轮中制制动力大大者之比比对前轴轴不得大大于200%，对对后轴不不得大于于24%。3、车轮轮阻滞力力汽车和无无轨电车车车轮阻阻滞力均均不得大大于该轴轴轴荷的的5%。4、制动动协调时时间是指从驾驾驶员踩踩下制动动踏板的的瞬间作作为起始始点，直直至制动动力与轴轴荷之比比达到标标

26、准规定定值的775%时时为止。单车不不得大于于0.66s，汽汽车列车车不得大大于0.8s。表2-11 台式式检验制制动力要要求车辆类型型制动力总总和与整整车质量量的百分分比%前轴制动动力与轴轴荷的百百分比%空载满载汽车、汽汽车列车车6050602.2设设计方案案由前面介介绍的汽汽车在制制动试验验台上测测试制动动性的原原理以及及制动性性参量检检测的技技术指标标可知，实实时性、测量数数据的准准确性、控制的的可靠性性和强抗抗干扰能能力是系系统设计计的关键键15。本测试系系统由工工控机结结合单片片机完成成数据采采集和控控制等功功能，传传感器信信号经过过处理后后送A/D转换换，向单单片机传传送数据据，以

27、便便与PCC机通信信。工控控机通过过I/OO来控制制试验台台的启动动和停止止。总体体结构方方案如图图2-22所示。图2-22 系系统总体体结构方方案2.3输输入模块块的设计计2.3.1力传感器器信号处处理电路路由上面的的分析可可以得到到力传感感器信号号测量的的技术方方案如图图2-33所示。图2-33 压力传感感器信号号处理框框图31、V/I电路路的设计计V/I转转换器的的一个功功能是把把输入的的电压信信号转换换成与之之成正比比例的电电流信号号输出，实实现电压压电流变变换；另另一个功功能是，若若输入信信号电压压不变，则则输出电电流恒定定，此时时的V/I转换换器就是是一个恒恒流源。集成运运算放大大

28、器型接接地负载载V/II转换器器的电路路，如图图2-44所示。为运算放放大器，一般是中功率晶体管，和为输入电阻，和为输入反馈电阻，为限流电阻，为电流反馈采样电阻，是负载电阻，为输入电压020，为输出电流020。图2-44020电电压转换换成020电电流的转转换器该电路中中采样电电阻浮置置而负载载电阻接接地。因因浮置故故需两个个输入反反馈电阻阻和。常规规的输入入反馈电电阻用于于电流采采样。而而接到的另另一端用用以提供供被转换换的电压压，若不不用，则则和均成为为采样电电阻，输输出电流流就和有关关，不是是恒流源源。集成成运算放放大器接接成深反反馈同相相放大器器，同时时存在正正、负两两种反馈馈，由于于

29、改变时时，点电电位变化化比点大大，反馈馈的净效效应仍然然为负。由于运运算放大大器的输输入阻抗抗很高，反反馈采样样电阻采采到的电电流信号号，以电电压的形形式加到到运算放放大器的的输入端端，且极极性与输输入信号号反相，所所以这是是一个电电流并联联负反馈馈线路。而且采采样反馈馈的信号号正是要要输出的的电流信信号，这这样输出出电流具具有恒流流作用。能增加加电流驱驱动，使使最大输输出电流流不受集集成运算算放大器器的输出出电流的的限制。2、I/V 电电路的设设计RCV4420是是美国RRURRR-BRROWNN公司生生产的精精密电流流环接收收器芯片片,用于于将420mmA输入入信号转转换成为为055V输出

30、出信号,具有很很高的性性能价格格比。它它包含一一个高级级运算放放大器、一个片片内精密密电阻网网络和一一个精密密10VV电压基基准。其其总转换换精度为为0.11%,共共模抑制制比CMMR达86ddB,共共模输入入范围达达400V。RCVV4200无需其其它外围围器件辅辅助,就就能实现现诸多功功能。增增益、偏偏置和CCMR无无需调节节,较之之由分立立器件设设计的印印制板电电路,RRCV4420具具有更低低的开发发成本、制造成成本和现现场维护护费用。1、基本本原理图2-55 功能能框图图2-55是RCVV4200的功能能框图。当420mmA电流流输入对对应05V电电压输出出时,要要求电路路的传输输阻

31、抗为为:为了得到到期望的的输出(4mAA时0VV,200mA时时5V),放大大器的输输出必须须有一个个偏置：输入电流流信号接接至+IIN端还还是接至至-INN端取决决于信号号的极性性,并经经过中心心抽头返返回地端端。两个个匹配的的75检检测电阻阻构成对对称输入入,可最最大程度度地抑制制脚的共共模电压压信号,消除不不同输入入端电流流在差分分电压转转换时的的不均衡衡。检测测电阻将将输入的的电流信信号经差差分放大大器放大大,转换换成一个个与之成成正比的的电压。位于放大大器反馈馈通道中中的T型型网络节节点用于于产生所所需要的的-1.25VV偏置电电压。输输入电阻阻网络提提供了很很高的输输入阻抗抗,并将

32、将共模输输入电压压衰减至至运算放放大器的的共模信信号容限限内。图2-66是带二二阶低通通滤波电电路的44200mA至至0110V实实际转换换电路。使用过过程中110、11和12脚相相连,22、5和13脚相相连接地地,144和15脚相相连接,作为005VV电压信信号的输输出端。当需要要调整增增益时,14和和15脚之之间接入入电位器器来调整整增益,但这样样会减小小共模抑抑制比,因此,正负电电源脚各各接一个个1的退退耦电容容,并尽尽可能地地靠近放放大器。为避免免由外部部电路引引入的增增益和CCMR误误差,应应按图示示方法接接地,并并确保最最小接地地电阻。输入信信号视其其极性或或接至+In脚,或接至至

33、-Inn脚,经经中心抽抽头脚返返回地端端。图中中的输入入信号由由+Inn端输入入至RCCV4220，经经过变换换之后输输出05V的的电压信信号。信号再再次经过过线性放放大后输输出为00100V的要要求电压压信号。图2-66 I/V转换换电路43、A/D转换换接口电电路的设设计一般来说说检测系系统要根根据检测测精度的的要求和和信号变变化速率率选择具具有合适适分辨率率和转换换时间的的A/D元件件。检测测标准中中关于制制动力检检测精度度规定检检测允许许误差为为25NN，本系系统中制制动台单单边最大大量程为为325500NN误差为为25NN，而 1/221125/3255001/2210，所所以从分分

34、辨率的的角度选选取122位A/D芯片即即可满足足要求。制动力力增长时时间一般般只有在在一秒钟钟之内，而而且要求求准确的的反映制制动力曲曲线，这这个区间间至少应应有几百百个数据据采样点点，加之之数字滤滤波的要要求，则则需要110000个以上上的采样样点，即即要求转转换时间间不得大大于0.5mss。所以以从转换换时间的的角度应应选取快快速A/D芯片片。根据以上上分析，本本系统中中采用AA/D16674芯芯片。AA/D16674是是美国AAD公司生生产的112位逐逐次比较较式快速速A/DD转换器器，是AAD5774的替替代产品品，是一一种内部部由双片片双极型型电路组组成的228脚双双列直插插式的集集

35、成A/D转换换器。其其非线性性误差小小于1/22LBSS，最大大转换时时间100s。A/D16674内内部设有有三态数数据输出出锁存器器，因而而可直接接与各种种典型的的8位或或16位位微处理理器相连连，而无无需外接接元器件件就可独独立完成成A/DD转换功功能，应应用非常常方便。2.3.2速度度传感器器信号处处理电路路1、速度度信号测测量的原原因及测测量原理理7测试车轮轮速度是是为了控控制制动动试验台台电机的的。当汽汽车车轮轮抱死时时，所要要测量的的最大制制动力已已经出现现，要控控制试验验台电机机停转。制动力力测试时时，主、从滚筒筒，车轮轮，第三三滚筒的的速度变变化如图图2-77所示。图中、均为

36、线线速度。V1为主主滚筒的的速度，V2为车轮轮的速度度，V3为第三三滚筒速速度，V4为从滚滚筒的速速度图2-77 滚筒筒、车轮轮和第三三滚筒的的速度变变化汽车驶入入制动试试验台车车轮置于于主、从从滚筒之之间，同同时压下下第三滚滚筒。第第三滚筒筒和车轮轮可靠接接触，制制动台电电机启动动后主滚滚筒带动动车轮和和从滚筒筒转动，车车轮的转转动方向向与主滚滚筒的转转动方向向相反，第第三滚筒筒由于和和车轮可可靠接触触，所以以车轮也也会带动动第三滚滚筒转动动，第三三滚筒的的转动方方向与车车轮的转转动方向向相反。电机启启动至主主滚筒转转速稳定定后，汽汽车制动动踏板未未踩下时时，由图图2-77可知，主主、从滚滚

37、筒、车车轮和第第三滚筒筒的线速速度应相相等，即即：(2-1)当踩下制制动踏板板时，主主滚筒的的速度由由于是由由驱动电电机带动动的，所所以它的的线速度度不变，而而车轮的的线速度度由于汽汽车制动动系的作作用而降降低变为为，同时时第三滚滚筒的线线速度变变为，因因为第三三滚筒是是由车轮轮带动的的，所以以应该有有=。从汽汽车理论论知识可可知，制制动时汽汽车的地地面制动动力、制制动器制制动力以以及附着着力之间间存在着着这样的的关系：车轮还还处于滚滚动状态态时，地地面制动动力等于于制动器器制动力力，且随随踏板力力的增长长而成正正比增加加。但随随着踏板板力的增增大，当当地面制制动力等等于附着着力时，车车轮抱死

38、死拖滑，这这时踏板板力虽增增加，但但地面制制动力不不再增长长，而恒恒等于附附着力。汽车在在制动试试验台滚滚筒上制制动时，当当踏板力力增大，使使车轮与与滚筒表表面制动动力增加加到等于于附着力力时，车车轮抱死死，制动动力的采采集值即即为此时时的值。这时驱驱动制动动试验台台滚筒的的电机应应马上停停止，才才不会使使轮胎剥剥伤。汽汽车制动动时车轮轮既有滚滚动又有有滑动，为为了表明明滑动的的程度，即即说明滑滑移成分分的多少少，通常常用滑移移率33来表示示，即：S=(VVrk)V1000% (2-2)式中: 滑移率率；车轮平平移线速速度；车轮滚滚动半径径；车轮滚滚动角速速度；在制动试试验台上上汽车制制动滑移

39、移率可表表示为：S= VV3V11000% (2-3)理论证明明最大制制动力出出现在滑滑移率在在70%900%之间间2。所以以要测量量第三滚滚筒的速速度来控控制电机机停转。第三滚筒筒上装有有光电式式速度传传感器。第三滚滚筒每转转一周，传传感器输输出200个脉冲冲。在本本测控系系统中驱驱动电机机的转速速为14440 r/mmin，减减速箱的的转速比比为222，则主主滚筒的的转速为为：=65.45rr/miin(2-4)在计算上上通常用用转速（rr/miin）来来表示滚滚筒的速速度7，则计计算停电电机时的的线速度度比值（滑滑移率）可可表示为为：%(2-5)式中：线速度度比值主滚筒筒转速（rr/mi

40、in）第三滚滚筒转速速（r/minn）主滚筒筒直径（mmm）第三滚滚筒直径径（mmm）本系统中中，主滚滚筒的直直径为1190mmm，第第三滚筒筒的直径径为600mm。则第三三滚筒最最大的转转速为：=2007 rr/miin=33.455 r/s由此可得得第三滚滚筒最大大转速时时，传感感器输出出方波的的频率为为：由滑移率率范围770%90%可得传传感器输输出方波波得频率率范围为为：2、速度度信号测测量电路路设计速度传感感器输出出的脉冲冲信号，经经过放大大、限幅幅、整形形后直接接送到882533-5定定时/计计数器进进行计数数，最后后送到工工控机中中。电路路如图22-111所示。图2-88 速度度

41、信号处处理电路路5图2-88中，第第三滚筒筒产生的的脉冲信信号经放放大后，被被5V稳压管管稳压，再再经744LS332整形形后直接接输入至至定时/计数器器进行计计数。本本次设计计采用882533-5来来实现定定时/计计数功能能。82533-5内内部有三三个166位减法法计数器器，每个个计数器器都有独独立的输输入输出出控制寄寄存器，都都有六种种不同的的工作方方式，可可由编程程确定，输输出与兼兼容77。图2-9982253内内部结构构框图(1) 8位双双向三态态数据总总线缓冲冲器，用用于与的的总线连连接，通通过这个个缓冲器器，可向向82553写方方式控制制字，向向某计数数器写初初值，读读某计数数器

42、的计计数值。(2) 读/写写逻辑，由由它决定定三个计计数器和和控制字字寄存器器哪一个个可以工工作，并并控制内内部总线线上数据据传送方方向。片片选信号号为高时时读/写写逻辑被被禁止，但但不影响响计数器器现行工工作。(3) 控制字字寄存器器，当地地址总线线最低位位为111时，这这个寄存存器才能能工作，它它从数据据总线缓缓冲器中中接收控控制字并并寄存起起来，这这个寄存存器中的的控制字字控制每每一个寄寄存器的的操作方方式。(4) 三个计计数器完完全独立立，每个个计数器器都可对对输入脉脉冲按二二进制或或二十十进制从从预制数数开始减减1计数数。82533-5定定时/计计数器与与单片机机构成的的系统如如下：

43、图2-110 82553与单单片机构构成的系系统框图图试验台体体产生的的脉冲信信号经过过放大整整形后送送到82253-5的输输入端，三三个门控控端通过过一个电电阻接到到电源上上，使之之为高电电平，即即处于允允许计数数状态。三个输输出端不不用，为为防止干干扰，可可通过电电容接地地。数据据线与880311的相连连，82253-5的片片选信号号接80031的的口，接地地址锁存存器由880311的控制制，80031和和82553间的的其他数数据、指指令往来来在控制制线、共同作作用下完完成。82533是可编编程的定定时器/计数器器，每个个计数器器都有六六种工作作方式，每每个计数数器的功功能选定定由控制制

44、字决定定，编程程的控制制字由通通过数据据口送到到82553的控控制字寄寄存器。82553的方方式4为为软件触触发方式式，当设设置完初初值后，计计数器立立即开始始计数，当当减1计计数到00后输出出端变低低一个输输入时钟钟周期，然然后又恢恢复为高高电平，计计数器停停止计数数。计数数器在方方式4时时是一次次有效的的，每一一次计数数都重要要新设置置计数初初值。在在这里不不取82253的的输出，要要的是计计数器的的计数值值，因为为82553是减减1计数数，把计计数器的的计数初初值设置置为，定定时时间间内的计计数值为为初值与与读得的的终值的的差。例例计数器器终值为为，则计计数值为为： (2-66)如果把读

45、读得的计计数器终终值取反反则有： = (2-77)所以不必必做减法法，直接接把读得得的计数数器终值值取反即即可88。2.4 输出模模块设计计试验台滚滚筒的驱驱动是靠靠电机带带动执行行机构完完成的，系系统实现现对交流流电机的的控制是是一个弱弱电控制制强电的的问题。采用内内部带有有光电隔隔离的固固态继电电器来实实现I/O输出出接口，控控制电机机的启停停。图2-114 固固态继电电器接口口电路8实际电路路框图如如图2-14所所示，计计算机输输出的数数字信号号由744LS3373锁锁存经光光电隔离离芯片后后，进入入功率驱驱动芯片片(MCC14113)，由由37芯芯D型孔孔头输出出开关量量信号。功率输输

46、出时要要求从机机外提供供+244V或+12VV电源，开开关量输输出信号号为共外外电源方方式，不不是共地地方式，可可直接驱驱动继电电器。通通过这个个接口电电路实现现了系统统弱电对对电机强强电的控控制，成成功的实实现了试试验台电电机启停停的控制制。在上图所所设计的的系统中中，功率率驱动是是由MCC14113芯片片来实现现的，标标准接线线方法如如图2-15所所示。外外部需要要驱动的的信号由由计算机机输出数数字信号号后，经经过744LS2244进进行接口口驱动后后，直接接送入驱驱动芯片片MC114133的输入入端，再再在MCC14113的驱驱动下，驱驱动用户户负载。图2-115 MMC14413标标准

47、接线线方法MC14413是是集电极极开路的的功放电电路，将将负载的的一端（如如继电器器的输入入线圈一一端）接接入到MMC14413的的接线端端子上，另另一端接接电源的的正极。当施加加到MCC14113的电电压信号号为高电电平时，三三极管导导通，电电流从电电源流过过用户负负载，通通过三极极管流向向地线；当施加加到MCC14113的电电压信号号为低电电平时，三三极管截截止，在在用户负负载上就就不能有有电流流流过，从从而使负负载不工工作。2.5系系统软件件设计系统中的的汽车到到位判断断是通过过光电开开关的电电压来判判断的；启动左左、右电电机是由由系统控控制I/O，然然后控制制固态继继电器完完成对强强

48、电的控控制。图图2-116把检检测控制制部分的的程序编编写成块块，以便便其他过过程调用用。图22-177就是全全过程的的程序流流程。图2-116 检检测过程程控制程程序流程程图2-220 全过程程的程序序流程第三章 系统抗抗干扰设设计3.1干干扰的形形成形成干扰扰必须具具备三个个条件：干扰源源、对干干扰敏感感的接收收电路、干扰源源到接收收电路的的耦合通通道。图3-11 干扰扰形成示示意图3.1.1干扰扰源凡是能产产生一定定的电磁磁能量，而而且可能能影响到到周围电电路正常常工作的的物体或或设备，都都可以认认为是电电干扰源源。干扰扰源一般般可以分分为三类类：a、自然然界的：如宇宙宙射线和和雷电等等

49、；b、物质质本身固固有的：如物质质本身所所固有的的热干扰扰和散粒粒干扰；c、人为为的：主主要由电电气、电电子设备备造成。3.1.2耦合合方式1、传导导耦合干扰信号号经导线线传播进进入电路路，我们们称为传传导耦合合。大容容量的用用电设备备在启停停时所产产生的电电压波动动会从交交流电源源线直接接影响电电脑控制制系统电电源电压压的稳定定性。此此外，电电路中较较长的信信号线还还可能受受邻近电电路或空空间电磁磁场的影影响，在在导线形形成干扰扰。2、经公公共阻抗抗的耦合合在电脑控控制系统统中，主主计算机机的I/O接口口电路与与各岗位位的控制制箱之间间，为了了测量和和控制，需需要一个个电位参参考点，最最简单

50、也也是最常常见的就就是地线线作为参参考，由由于导线线存在电电阻，这这就形成成了公共共地阻抗抗。由于于主机与与各岗位位电子设设备相隔隔一定距距离，因因而两端端的地电电位不可可能完全全相等，即即两“地”之间的的电位差差就会叠叠加到信信号电压压上形成成干扰。3、电磁磁场耦合合由于电路路中元件件与元件件之间、导线与与导线之之间、导导线与元元件之间间都存在在着分布布电容，因因此，某某一导体体上的干干扰电压压就会通通过分布布电容使使其它导导体上的的电位受受到影响响，这种种现象我我们称为为电容耦耦合。3.2硬硬件抗干干扰措施施硬件抗干干扰主要要采用隔隔离技术术、双绞绞线传输输、阻抗抗匹配等等措施抑抑制干扰扰

51、。常用用的隔离离措施有有采用AA/D、D/AA与单片片机进行行隔离以以及用继继电器、光电隔隔离器、光电隔隔离固态态继电器器(SSSR)等等隔离器器件对开开关量进进行隔离离11。3.2.1供电电系统的的抗干扰扰措施1、要求求整个检检测系统统单独供供电。2、把机机房内微微机系统统的供电电与外面面控制箱箱和各检检测仪器器的供电电以及其其它电器器三者分分开供电电。3、微机机房内宜宜用稳压压性能较较好的参参数稳压压器(5500VVA)，最最好采用用不断电电源(UUPS)供电。而机房房外的控控制设备备和检测测仪要采采用参数数稳压器器或普通通交流稳稳压器(10000VAA)供电电。3.2.2接地地系统的的抗

52、干扰扰措施1、接地地线宜短短且粗，以以减少地地电阻；同时把把大电流流电路和和弱信号号电路的的地线分分开走线线。2、单点点接地。即系统统的地线线分成三三类：第第一类为为信号地地，它包包括小信信号加回回路、逻逻辑的控控制电路路的信号号地；第第二类为为功率地地，它包包括继电电器、电电磁阀、大电流流驱动电电源等大大电流、大功率率电路的的地；第第三类为为机壳地地，包括括设备机机架、机机柜、箱箱体结构构等金属属结构地地。这三三类分别别自成系系统，最最后才汇汇集于一一点并与与大地相相连，使使整系统统地处于于地电位位。3.2.3针对对电磁场场耦合及及辐射干干扰而采采取的措措施1、尽量量削弱干干扰信号号首先对继

53、继电器、交流接接触器的的驱动电电路采用用耗能和和限幅措措施。其其次，将将所有大大功率交交流负载载的继电电器都以以控制箱箱为单元元集中在在一起，并并用金属属盒加以以屏蔽。最后，将将继电器器的驱动动电流回回路与其其它的数数字逻辑辑回路分分开，使使大电流流在箱内内自成回回路。2、为切切断电磁磁场耦合合通道，所所有信号号线都采采用屏蔽蔽线，并并将屏蔽蔽层单端端接地。在走线线方面，把把信号与与动力线线分开布布设，不不能把电电缆线的的屏蔽层层当作信信号线或或公用线线使用17。3.2.4 接接口电路路的抗干干扰措施施1、滤波波滤波器是是利用电电容两端端的电压压不能突突变的特特性做成成的。例例如，为为了消除除

54、开关触触点机械械摩擦的的抖动所所造成的的干扰，必必须在TTTL电电路的开开关输入入回路中中加入滤滤波环节节。其电电路形式式如下图图。图3-22 滤波波电路2、去耦耦所谓去耦耦，就是是利用RRC或RRL滤波波环节来来消除或或抑制直直流电源源回路因因负载变变化引起起的干扰扰。下图图为多级级放大器器回路，其其中C11是电源源去耦电电容，RRC2为为级间去去耦电路路11。图3-33 去耦耦电路3.3用用软件消消除干扰扰的方法法3.3.1软件件抗干扰扰的提出出在实际应应用中，由由于大量量干扰源源的存在在，虽然然不足以以破坏硬硬件，但但是往往往能使系系统工作作不稳定定、数据据不可靠靠，程序序飞逸，严严重时

55、计计算机控控制失灵灵，产生生事故。这些不不稳定的的因素常常常产生生于工作作或者生生产的全全过程中中。而且且，这些些干扰信信号大多多是瞬时时存在，时时间间隔隔不确定定，传播播途径不不清楚。由于故故障的特特点是具具有暂时时性、间间歇性和和随机性性，用纯纯硬件的的办法较较困难，使使用较少少。特别别是计算算机软件件办法能能更好的的解决这这类干扰扰。3.3.2软件件抗干扰扰的特点点一般在两两种情况况下需要要用计算算机软件件技术去去抗干扰扰。一种种是为了了提高效效能、节节省硬件件，从而而用软件件去取代代硬件抗抗干扰技技术；另另一种是是用软件件去解决决硬件解解决不了了的问题题。软件件抗干扰扰是一种种廉价、灵

56、活、方便的的方式。纯软件件抗干扰扰不需要要硬件资资源，不不改变硬硬件环境境，不需需要对干干扰源精精确定位位，不需需要定量量分析，故故实现起起来灵活活、方便便，用于于仪表及及工业控控制工程程有很好好的可靠靠性保证证9。3.3.3设计计合适的的数字滤滤波程序序该技术既既可称硬硬件仿真真技术，又又可属时时间冗余余技术。它不需需要硬件件，靠计计算机的的高速、多次运运算达到到模拟并并提高精精度的目目的。根根据数据据的性质质不同，消消除干扰扰的软件件滤波的的方法也也不同：对温度度、压力力等模拟拟量，可可采取算算术平均均值滤波波，因其其对高斯斯型的噪噪声的滤滤波有效效；中值值滤波对对尖刺脉脉冲干扰扰、阶跃跃

57、干扰等等模拟量量有效；一阶滞滞后滤波波由于采采用了递递推技术术，对快快速的干干扰源滤滤波有效效；逻辑辑滤波用用于开关关量滤波波，信号号是二值值状态，采采用多数数表决法法，用逻逻辑与或或逻辑或或作滤波波结果。以上各各项技术术在应用用时可相相互配合合使用。在分类类上还可可以归并并，如冗冗余技术术归为容容错技术术等110。3.3.4提高系系统的容容错能力力容忍错误误反而能能够提高高可靠性性的原理理在于投投入了更更多的超超过常规规设计所所需的外外加资源源开销，从从而换取取了常规规设计达达不到的的可靠性性。外加加资源开开销（冗冗余）包包括：外外加硬件件（增加加器件、增加线线路整机机或者接接口），外外加软

58、件件（如检检错诊断断程序、双工切切换程序序等），外外加信息息码（检检错纠错错码、奇奇偶校验验位、抗抗干扰码码），外外加时间间（重复复执行指指令、重重复取数数、重复复执行程程序）等等。软件容错错技术的的主要措措施是信信息冗余余和时间间冗余。3.4总总结硬件抗干干扰发展展的历史史较长，理理论和实实践比较较成熟，主主要抗干干扰技术术有各种种接地处处理、屏屏蔽和隔隔离、滤滤波、去去耦、旁旁路等。硬件抗抗干扰抑抑制和消消除了大大部分的的干扰，但但完全依依靠硬件件电路来来消除所所有的干干扰是不不可能的的。软件件抗干扰扰发展较较晚，目目前还没没有形成成较完善善的理论论。但是是，利用用微机的的记忆、快速计计算

59、和逻逻辑判断断功能，从从软件方方面进行行干扰抑抑制和消消除的研研究，己己逐渐受受到人们们重视。在实际应应用中，往往往结合合硬件抗抗干扰和和软件抗抗干扰技技术，从从而可以以得到比比较理想想的抗干干扰效果果。第四章 数字字处理方方法研究究计算机测测量用的的被测信信号一般般都含有有误差，如如何将误误差从被被测值中中去除，如如何减小小测量结结果中的的误差含含量，是是常见数数据处理理问题之之一。由由误差理理论，按按测量过过程中所所产生的的误差性性质，可可将误差差分为三三类：系系统误差差、随机机误差、过失误误差。对对汽车检检测设备备而言，与与其它计计量器具具相似，其其测试误误差基本本上由系系统误差差与随机

60、机误差两两方面组组成。既然使用用计算机机进行测测量，应应当充分分发挥计计算机的的作用，可可从软件件方面采采取措施施来提高高采集效效率，改改善数据据处理效效果。4.1曲曲线拟合合在汽车制制动性能能的检测测中，关关键是对对汽车制制动时其其制动力力变化全全过程的的检测，通通过对制制动力变变化全过过程数据据的采集集、处理理和分析析，得出出反映汽汽车制动动性能指指标的各各项参数数，最终终按国家家标准对对汽车制制动性能能进行评评价，进进而分析析判断制制动系存存在故障障的部位位。但是是，在一一般的汽汽车检测测控制系系统中，由由于机械械台架结结构、传传感器的的非线性性以及检检测现场场的各种种干扰信信号的影影响