新能源汽车电机控制器can总线数据分析(附件)【字数：8883】
指导教师 彭富明 在世界资源匮乏，石油资源日益减少且不可再生的恶劣情况下，发展新能源汽车成为21世纪汽车产业的重点。同时在我国环境污染日益加重，我国电力资源丰富的背景下，大力发展新能源汽车新兴产业是我国的基本国策；而且我国大力倡导，出台了一系列的政策鼓励新能源汽车发展。但由于新能源汽车其续航能力差，加上不同电机的工况不同、能耗各异，因此为新能源电动汽车选用一个款合适的电机并测得该电机的最优工况点有一定的环保价值和经济价值。CAN总线是控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）的简称，是德国著名的研发生产汽车电子行业的BOSCH公司开发的；其抗干扰能力强，通信稳定，兼容性强等优点，在汽车行业已得到长期和稳定的应用，也是国际上应用最广泛的现场总线之一。因为CAN总线具有开放性和互换性的特点，所以决定选取永磁同步电机为测试对象，将测试系统的各个节点构成现场总线控制系统来实现各节点之间采集和控制数据的传输。本文先论述永磁同步电机控制技术及现场总线技术、电机测试技术的技术基础、发展及现状，之后进行系统设计，器件选择，电机测试数据采集系统设计。然后设计H桥驱动电路来实现控制电机正反转，采用+5V电源恒定电压，最后进行直流电机调试，在不同占空比负载电压和集电极电压输出情况和电机的转动方向下。实验结果表明，该系统运行可靠，可通过CAN总线实现主控机对分布测试电机的动态性能测试，实现电机的正反转和数据分析。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 研究现状 1
第二章 理论基础 3
2.1永磁同步电动机控制技术 3
2.2 CAN总线 4
2.3 电机测试技术 5
第三章 系统设计 6
3.1 总体方案设计 6
3.2 器件选择 7
3.2.1 CAN总线控制器 7
3.2.2 CAN总线收发器 8
3.2.3 主控单片机与PC机连接系统 9
3.2.4 主控系统 9
第四章 电机测试数据采集系统设计 11
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.1 电源系统 11
4.2 数据采集 11
4.2.1 电流的采集 12
4.2.2 转速的采集 13
4.2.3 扭矩的采集 13
第五章 基于Labview的测试系统 14
5.1电机测试系统的设计 14
5.2串口数据采集及显示模块的设计 14
5.2.1串口采集子程序设计 14
5.3 Labview和数据库的链接 14
第六章 系统调节与测试 16
6.1电机控制正反转电路测试 16
6.2负载试验的测试 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究背景
现场总线是近代迅速发展的一种工业数据总线，以数字通信替代了传统的模拟信号的通信系统。它主要解决工业现场的设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统的信息传递问题，所以现场总线既是通信网络，又是自控网络。因为CAN总线具有较强的纠错能力、灵活性和开放性，而且抗干扰能力强，并且传输距离远，数据通信灵活可靠，所以在汽车总线中有很高的地位，是汽车数字化的重要标志。
1.2研究意义
为了满足新能源汽车需求，博世公司在20世纪80年代研发了新一代的新能源汽车总线，即控制器区域网（Controller Area Network，简称：CAN 总线或CANbus），CAN总线结构相对简单，稳定可靠，抗干扰能力强，推出之后不仅在新能源汽车行业得到广泛的推广与应用，而且在航天、电力、等其他工业领域也得到广泛应用。CAN总线也越来越多地用于自动化仪表，工业生产现场，数控机床和其他系统。CAN总线在未来的发展中仍充满活力，发展空间巨大。本文基于CAN总线设计了新能源汽车永磁同步电机测试系统，这对新能源汽车领域具有重大意义。顺应了时代发展潮流，解决电动汽车电机性能测试困难问题，提高使用安全和简便，促使能够大力研发新能源汽车与推广使用，解决能源危机和环境污染问题。
1.3研究现状
德国伦茨公司的伺服电机中的CAN总线接口可以很轻易的连接到CAN总线，进行数据传输与控制，扩大了伺服电机的功能与应用范围，使伺服电机性能得到更好，更灵活的普及应用范围。[2]
沈阳工业大学李玥发表的《CAN总线技术在电机控制系统中的应用研究》[6]设计实现了基于CAN总线的多电机控制系统。从硬件和软件两方面对整个系统进行了分析与设计。先分析CAN总线的总体结构，设计系统的整体框图，然后设计USBCAN转换器和CAN节点的硬件电路。而在下位机电机控制芯片选用TMS320F2812型号的数字信号处理器（DSP）来研究CAN模块与外围电路。软件方面，确定适合的报文帧格式和报文滤波机制，制定CAN总线的应用层协议，设计合适可靠的上位机主要函数的定义进行报文发送和接收流程，在进行CAN 模块分析采集后，设计出适合本系统的ADC模块设置。在最后，用Delphi软件设计上位机人机交互界面，采集电机数据和转速控制，同时设计的电机延时功能有效的避免了电流过大的问题。
浙江大学李霁雰《电动汽车电机CAN通信与测试系统的通信》[7]提出，近年来，传统内燃机汽车使用的能源日益减少且不可再生和由此产生的环境污染问题日益严重，对环境影响小，噪音低，高效节能的电动汽车，逐渐的成为汽车产业发展重点和当今时代的需求。而控制电动车辆的动力性能和安全性驱动系统发展更是重中之重，同时如今国内也不够成熟。目前，也还没有建立成熟的电动汽车电动机的行业标准，各大生产商使用的电动机的规格都不一样。因此，对测试电动汽车电机的性能检测主要由大功率电机测试完成，以此达到想要的分析结果。而且电动汽车电机控制器的开发使用与整车系统并无太大关系。他们俩的通信消息和传输速率并不一样，所以说，开发基于CAN总线的电动汽车电机通信解决方案和监控软件是符合现代新能源汽车发展潮流的，也是迫在眉睫的。
南京理工大学刘兰英发表的《基于CAN总线的永磁同步电机性能测试系统的研究》[8]提出运用现场总线控制（FCS）理论，使用电机矢量控制（FOC）算法，以DSP为分布节点控制中心，在LabVIEW平台的基础上开发了主控系统监控系统，实现永磁体分布式性能测试同步电机。该系统将现场各个测试电机设备与主控制系统相连接，形成现场总线控制系统，将测量与采集数据用主控系统传递给现场测试设备，实现测量与控制集成的目的，设计了基于CAN总信通信，以永磁同步机为对象的电机测试系统，并验证了该系统的可靠性。并且讨论了国外先进的电机测试系统和测试方法，现场测试系统与设备之间的联系。
李静岚发表的《基于CAN总线伺服系统的多电机同步控制系统算法的研究》[12]提出了一种基于CAN总线通信的多电机同步控制系统，降低系统线路复杂性并提高系统的可靠性，实现点对多点或广播通信。而且CAN总线通信可以达到系统对实时性能的要求，并确保通信内容的可靠性以及短帧信息的格式。还提出了CAN总线通信为多台电机同时提供准确的数据信息传输，提高准确性能，避免传统通信技术因为接线复杂和数据线维护为降低系统可靠性。该文还提出改进耦合控制算法对两台电机进行同时控制，达到研究目的。
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 研究现状 1
第二章 理论基础 3
2.1永磁同步电动机控制技术 3
2.2 CAN总线 4
2.3 电机测试技术 5
第三章 系统设计 6
3.1 总体方案设计 6
3.2 器件选择 7
3.2.1 CAN总线控制器 7
3.2.2 CAN总线收发器 8
3.2.3 主控单片机与PC机连接系统 9
3.2.4 主控系统 9
第四章 电机测试数据采集系统设计 11
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.1 电源系统 11
4.2 数据采集 11
4.2.1 电流的采集 12
4.2.2 转速的采集 13
4.2.3 扭矩的采集 13
第五章 基于Labview的测试系统 14
5.1电机测试系统的设计 14
5.2串口数据采集及显示模块的设计 14
5.2.1串口采集子程序设计 14
5.3 Labview和数据库的链接 14
第六章 系统调节与测试 16
6.1电机控制正反转电路测试 16
6.2负载试验的测试 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究背景
现场总线是近代迅速发展的一种工业数据总线，以数字通信替代了传统的模拟信号的通信系统。它主要解决工业现场的设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统的信息传递问题，所以现场总线既是通信网络，又是自控网络。因为CAN总线具有较强的纠错能力、灵活性和开放性，而且抗干扰能力强，并且传输距离远，数据通信灵活可靠，所以在汽车总线中有很高的地位，是汽车数字化的重要标志。
1.2研究意义
为了满足新能源汽车需求，博世公司在20世纪80年代研发了新一代的新能源汽车总线，即控制器区域网（Controller Area Network，简称：CAN 总线或CANbus），CAN总线结构相对简单，稳定可靠，抗干扰能力强，推出之后不仅在新能源汽车行业得到广泛的推广与应用，而且在航天、电力、等其他工业领域也得到广泛应用。CAN总线也越来越多地用于自动化仪表，工业生产现场，数控机床和其他系统。CAN总线在未来的发展中仍充满活力，发展空间巨大。本文基于CAN总线设计了新能源汽车永磁同步电机测试系统，这对新能源汽车领域具有重大意义。顺应了时代发展潮流，解决电动汽车电机性能测试困难问题，提高使用安全和简便，促使能够大力研发新能源汽车与推广使用，解决能源危机和环境污染问题。
1.3研究现状
德国伦茨公司的伺服电机中的CAN总线接口可以很轻易的连接到CAN总线，进行数据传输与控制，扩大了伺服电机的功能与应用范围，使伺服电机性能得到更好，更灵活的普及应用范围。[2]
沈阳工业大学李玥发表的《CAN总线技术在电机控制系统中的应用研究》[6]设计实现了基于CAN总线的多电机控制系统。从硬件和软件两方面对整个系统进行了分析与设计。先分析CAN总线的总体结构，设计系统的整体框图，然后设计USBCAN转换器和CAN节点的硬件电路。而在下位机电机控制芯片选用TMS320F2812型号的数字信号处理器（DSP）来研究CAN模块与外围电路。软件方面，确定适合的报文帧格式和报文滤波机制，制定CAN总线的应用层协议，设计合适可靠的上位机主要函数的定义进行报文发送和接收流程，在进行CAN 模块分析采集后，设计出适合本系统的ADC模块设置。在最后，用Delphi软件设计上位机人机交互界面，采集电机数据和转速控制，同时设计的电机延时功能有效的避免了电流过大的问题。
浙江大学李霁雰《电动汽车电机CAN通信与测试系统的通信》[7]提出，近年来，传统内燃机汽车使用的能源日益减少且不可再生和由此产生的环境污染问题日益严重，对环境影响小，噪音低，高效节能的电动汽车，逐渐的成为汽车产业发展重点和当今时代的需求。而控制电动车辆的动力性能和安全性驱动系统发展更是重中之重，同时如今国内也不够成熟。目前，也还没有建立成熟的电动汽车电动机的行业标准，各大生产商使用的电动机的规格都不一样。因此，对测试电动汽车电机的性能检测主要由大功率电机测试完成，以此达到想要的分析结果。而且电动汽车电机控制器的开发使用与整车系统并无太大关系。他们俩的通信消息和传输速率并不一样，所以说，开发基于CAN总线的电动汽车电机通信解决方案和监控软件是符合现代新能源汽车发展潮流的，也是迫在眉睫的。
南京理工大学刘兰英发表的《基于CAN总线的永磁同步电机性能测试系统的研究》[8]提出运用现场总线控制（FCS）理论，使用电机矢量控制（FOC）算法，以DSP为分布节点控制中心，在LabVIEW平台的基础上开发了主控系统监控系统，实现永磁体分布式性能测试同步电机。该系统将现场各个测试电机设备与主控制系统相连接，形成现场总线控制系统，将测量与采集数据用主控系统传递给现场测试设备，实现测量与控制集成的目的，设计了基于CAN总信通信，以永磁同步机为对象的电机测试系统，并验证了该系统的可靠性。并且讨论了国外先进的电机测试系统和测试方法，现场测试系统与设备之间的联系。
李静岚发表的《基于CAN总线伺服系统的多电机同步控制系统算法的研究》[12]提出了一种基于CAN总线通信的多电机同步控制系统，降低系统线路复杂性并提高系统的可靠性，实现点对多点或广播通信。而且CAN总线通信可以达到系统对实时性能的要求，并确保通信内容的可靠性以及短帧信息的格式。还提出了CAN总线通信为多台电机同时提供准确的数据信息传输，提高准确性能，避免传统通信技术因为接线复杂和数据线维护为降低系统可靠性。该文还提出改进耦合控制算法对两台电机进行同时控制，达到研究目的。
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