基於LabVIEW的汽車助力轉向控製係統設計
發布時間:2016-05-26 責任編輯:wenwei
【導讀】汽車助力轉向係統經曆了以機械助力轉向、液壓助力轉向、電控液壓助力轉向等為主流的階段。目前電動助力轉向係統(EPS)是汽車工程領域的熱門課題之一,研究的主要內容是EPS係統的控製規則和硬件控製器的設計。LabVIEW因其具有突出的優點在汽車電子領域有著良好的應用前景。
電動助力轉向係統具有部件少、結構簡單、便於安裝及維護等特點,它是通過電機控製轉矩機構實現助力轉向的。EPS控製係統可根據路況及車況調整、控製電機的助力(或阻尼)狀態,大大提高駕駛的轉向舒適性。
EPS組成及工作原理
電dian動dong助zhu力li轉zhuan向xiang是shi在zai人ren工gong機ji械xie係xi統tong的de基ji礎chu上shang加jia入ru電dian機ji作zuo為wei動dong力li源yuan,用yong電dian動dong動dong力li代dai替ti液ye壓ya動dong力li轉zhuan向xiang。電dian動dong助zhu力li是shi由you電dian機ji的de電dian氣qi控kong製zhi來lai實shi現xian對dui電dian機ji的de控kong製zhi,為wei了le分fen析xi電dian機ji驅qu動dong係xi統tong的de好hao壞huai,
並檢測係統的工作狀況,必須要有個係統測試工具來反映出係統的工作狀態。基於LabVIEW的虛擬測試係統就可以完成對電動助力轉向係統的全麵監測。這也是本研究要實現的最終目標。
基於LabVIEW的汽車電動助力轉向係統主要有以下幾個部分構成(見圖1):電子控製單元(ECU)、車速傳感器和扭矩傳感器、伺服電動機、減速機構和轉向柱總成、程序端口和計算機等。其中比較關鍵的是電子控製單元、信號采集調理電路和計算機虛擬儀器,很大程度上決定著電動助力轉向係統的控製效果。
EPS係統的運行過程是:qichechuyuqidonghuozhedisuxingshizhuangtaishi,caozongzhuanxiangpanzhuanxiang,zhuangzaizhuanxiangzhushangdeniujuchuanganqibuduanjiancezuoyongyuzhuanxiangzhuniuganshangdeniuju,bingjiangcixinhaoyuchesuxinhaotongshishurudianzikongzhiqihexinhaocaijitiaolidianlu,ECUchuliqiduishuruxinhaojinxingyunsuanchuli,quedingzhuliniujudedaxiaohefangxiang,congerkongzhidiandongjidedianliuhezhuanxiang,diandongjijingliheqijijiansujigoujiangniujuchuandigeiqianyinqianlunzhuanxiangdehenglagan,zuizhongqidaoweijiashirenyuantigongfuzhuzhuanxianglidezuoyong。tongshizhuanjuxinhaoT和電流信號I經過信號調理以後通過RS-232串口通訊方式輸入計算機的LabVIEW虛擬儀器控製程序,進行係統性能綜合測試。

圖1 汽車助力轉向係統結構簡圖
係統設計
程序模塊圖
汽車助力轉向係統主要分為三個模塊:輸入信號的采集模塊、電子控製單元ECU模塊和輸出執行機構模塊(見圖2)。

圖2 汽車助力轉向係統的設計框圖
本係統采用一個自製的基本輸入輸出係統來模擬電動助力轉向裝置(EPS),車(che)速(su)用(yong)基(ji)本(ben)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)的(de)脈(mai)衝(chong)來(lai)模(mo)擬(ni),該(gai)脈(mai)衝(chong)頻(pin)率(lv)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)固(gu)定(ding)在(zai)油(you)門(men)踏(ta)板(ban)上(shang)的(de)電(dian)位(wei)器(qi)來(lai)模(mo)擬(ni)實(shi)際(ji)工(gong)況(kuang)調(tiao)節(jie)。當(dang)車(che)速(su)比(bi)較(jiao)快(kuai)時(shi),脈(mai)衝(chong)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)大(da);當車速比較慢時,脈衝的頻率較小。其他傳感器的輸入用基本輸入輸出係統的輸出電壓來模擬,該電壓可以通過電位器來調節。
係統流程圖
係統是基於LabVIEW設計的,主要的運行次序和循環結構都由LabVIEW編程中的while、case等結構組成,具體程序流程圖如圖3所示。

圖3 汽車助力轉向係統的程序流程圖
2.3 係統界麵:分為主界麵、建立係統、參數設置、性能測試等四部分,如圖4所示。其中主界麵運行時會出現用戶登陸,登記用戶信息,如圖5所示;然後進入係統的建立,包括汽車的型號等各個數據;其後是試驗數據的設置,包括采樣頻率,車速、轉矩電流、電壓的報警上限、顯示格式。

圖4 基於LabVIEW的汽車助力轉向係統測試主界麵

圖5 基於LabVIEW的汽車助力轉向係統程序登陸界麵
結語
本文應用傳感器技術、計算機控製技術和虛擬儀器技術,研究開發了基於LabVIEW的汽車電動助力轉向性能虛擬測試係統, 該係統人機接口友好,運行穩定可靠,其使用大大縮短了測試時間,提高了工作效率,可以滿足現代化生產對測試的要求。
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