虚拟仪器技术的电子执行器性能测试设备设计【字数：19908】

虚拟仪器技术的电子执行器性能测试设备设计[160515114670683x]

摘 要在今天，汽车逐渐普及到人们的日常生活之中，在市场需求增加的同时，我们也更加重视汽车的性能以及安全等系数。作为一个由众多零部件组成的机电混合的复杂系统，汽车上的每一个零部件的质量都会影响汽车的整体性能级别和安全系数，因此汽车零部件的性能测试是汽车零部件生产中必不可少的一个核心环节。借助虚拟仪器技术，通用测量和控制硬件功能将由基于用户需求的软件进行定义。虚拟仪器技术把计算机、软件和各种测量与控制硬件结合在一起，方便工程师创建满足应用需求的用户自定义系统。本课题拟基于虚拟仪器技术设计一款用于调节汽车涡轮增压的电子执行器（DUT）性能测试系统。该系统通过虚拟仪器技术实现对电子执行器（DUT）各生产线终端标定和测试（下称End of Line Test，简称EOLT）和详细性能测试（下称Performance Test，简称PT），主要包括在不同条件下（温度，负载等）对电子执行器进行扭力测试以及角度测试。通过可调直流电源和直流电机控制器控制DUT的直流电机。直流电机控制器可调节PWM占空比及频率，接入外部角度传感器信号，构成闭环控制。可调直流电源通过串口与工控机连接，直流电机控制器通过RS232与工控机连接。通过伺服电机来实现对变化负载的控制。伺服控制器控制伺服电机，从而实现位置、速度、扭矩的精确控制。通过磁粉制动器来实现对恒定扭矩的控制，将NI PCI-6259的模拟输出端口连接制动器控制器，从而对扭矩进行精确控制。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 课题的研究现状 1
1.3 课题研究的主要内容及论文组织结构 2
第2章 系统总体设计方案 4
2.1 产品简介 4
2.2 设计要求 4
2.2.1 设备功能要求 4
2.2.2 设备参数规格和要求 5
2.3 总体方案 8
2.3.1 系统整体设计 8
2.3.2 电气系统设计方案 9
2.4 本章小结 13
第3章 硬件电路设计 14
3.1 总体硬件设计 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^ 

3.2 硬件介绍 14
3.2.1 AdvantechIPC610 14
3.2.2 NI PCI6259 14
3.2.3 AimTTi TSX3510P 电源（DUT直流电机电源） 16
3.2.4 KeysightE36102A 直流电源（DUT传感器电源） 17
3.2.5 Rexroth MSK030B / C 18
3.2.6 burster 8661系列扭矩传感器 18
3.2.7 仟岱CSZKX0.3 / 1.2型空心轴磁粉制动器 18
3.2.8 恒劲传动DLD620系列电磁离合器 19
3.2.9 ESPEC GPU2 温箱 20
3.3 硬件电路模块介绍 20
3.3.1 DUT驱动控制模块 20
3.3.2 伺服电机控制模块 21
3.3.3 制动器控制模块 22
3.3.4 温箱控制模块 22
3.3.5 风扇控制模块 23
3.4 本章小结 23
第4章 系统软件设计 24
4.1 虚拟仪器技术的介绍 24
4.1.1 虚拟仪器技术的概述 24
4.1.2 虚拟仪器技术的优点 24
4.2 LabVIEW总体程序设计 24
4.2.1 主程序界面设计 25
4.2.2 系统初始化 26
4.2.3 系统登录 29
4.2.4 执行器扭矩速度测试 30
4.2.5 执行器静态堵转扭矩和纹波测试 36
4.2.6 执行器最小PWM启动测试 38
4.2.7 执行器内部运动阻力测试 41
4.2.8 执行器保持扭矩测试 42
4.2.9 执行器抖动测试 44
4.3 本章小结 45
第5章 调试与结果分析 46
5.1 硬件调试 46
5.2 软件调试 48
5.3 运行结果 50
第6章 总结与展望 52
6.1 总结 52
6.2 展望 52
6.3 本课题对环境及社会可持续发展的影响 53
参考文献 54
致 谢 55
附 录 56
附录1：硬件电路原理图 56
附录2：系统实物图 61
绪论
1.1 课题研究的背景和意义
如今，汽车已经逐渐普及到人们的日常生活，汽车市场不断扩大，人们也越发在意汽车的性能，安全等参数。近些年，越来越多因汽车安全质量问题引发的交通事故发生，例如高田安全气囊故障、翼虎断轴等。
这些事件，引人深思。如何保障汽车零部件的安全质量是亟待解决的的现实问题。可靠性在任何行业都非常关键，任何不可靠的产品用户都是不会去使用的，汽车更是如此。一个产品不可靠，关乎的不光是能否使用的问题，更严重的是是否会造成安全隐患。对于汽车行业的发展而言，零部件的可靠性一定是重中之重，十分关键。
可靠性试验不是为了试验而试验，最重要的是能够反馈一些信息，真正有助于零部件企业在技术方面的提升和重视。通过试验，可以让企业了解到哪些方面存在缺陷。通过试验可以了解产品的设计是不是达到了预期的效果。可靠性的测试是十分重要的试验，然而对于汽车的零部件，实用的检验是不太合理的，耗费过大。所以，在台架上测试并模拟环境和使用情况，节约成本，缩短耗时的同时保障汽车的安全质量。必须经过可靠性试验才能将产品大批量生产并投入市场。
当然，对于产品的评价不能仅仅只看其功能和性能。一件产品对环境的忍受程度也是非常重要的，如果产品在一定的环境下，它的功能无法实现、性能下降，那我们必须通过测试来知道该产品的极限工作环境。环境测试在提高产品可靠性方面是一个重要的环节，如果没有环境测试，我们也无法确切地鉴别产品的品质，更加无法确保产品的安全使用。
本设计的目的是基于虚拟仪器技术实现汽车电子执行器（DUT）的性能测试，主要包括驱动器控制系统、数据采集系统、负载控制系统、温度控制系统等可设定外部参数，在多种情况下对产品进行测试。结合多种高精度传感器及其控制电路，检验了产品的精度以及可靠性，保障了汽车零部件的安全性，从而为企业节约了成本，增加盈利。
1.2 课题的研究现状
本课题的研究现状在童凯麟等人写的《涡轮增压器电控放气阀研究现状与发展展望》一文中提及到，国内外大部分都是在研究汽油机增压器的放气阀控制系统。因为汽油机与柴油机涡轮增压系统相比具有不同的控制机理，所以对控制系统提出了更高的要求。密歇根大学的Patrick Gorzelic采用带有博格华纳K04涡轮增压器的4缸2L发动机。
现在，大部分传统的涡轮增压器都是使用机械废气阀或者是基于爆震信号的电控放气阀，这些设计在很多方面都存在着缺陷，无法根据发动机的实时工况来做出对废气阀的开度调整。增压压力控制系统、点火控制系统以及供油系统都是使用相同的控制参量，即发动机转速、节气门位置、发动机温度和进排气歧管压力，通过这四个控制输入参量来改善发动机的稳定性及性能。

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