【正文】 濾波器有濾波精度高、穩(wěn)定性高和靈活性高的優(yōu)點。數字濾波器按單位脈沖響應的不同可分為無限長單位脈沖響應(IIR)濾波器和有限長單位脈沖響應(FIR)濾波器。其中，F(xiàn)IR 濾波器可以在幅度特性隨意設定的情況下，保證精確嚴格的線性相位特性，且不存在不穩(wěn)定問題。濾波是必要的抗干擾措施之一。考慮到數字濾波器的上述優(yōu)越性，采用數字濾波器。 FIR 結構簡介當有限沖激響應(FIR)濾波器的輸入為沖激序列時，其輸出為有限序列，該序列稱為濾波器的沖激響應。FIR 的基本結構是一個分節(jié)的延時線，把每一節(jié)的輸出加權累加，得到濾波器的輸出。數學上表示為 (43)??)(10inxhyNi????22 / 3 分別是輸出輸入序列， 是濾波器的沖激響應，N 是的長度。??nyx??nh式(41) 由于沖激響應系數 h(n)具有對稱特性，因此階數為偶數時具有偶對稱，即 令 ，式(41)可改寫為)1()iNhi??)1()(ixiS??? (44)?????120Ninhny改進后 N 次乘法減少為 次，加法次數增加了 ，總的運算量得以減2N少。 窗函數的選擇及程序框圖為減小濾波器的截斷效應，選擇海明窗函數。窗函數法設計 FIR 濾波器的步驟 [10]為：a、根據技術要求確定待求濾波器的理想單位取樣響應；b、選擇窗函數，并估計窗口長度；c、計算濾波器的單位取樣響應，即系數 h(i)；d、驗算技術指標是否符合要求如果有必要的話，重復上述步驟 bd，可以實現(xiàn)濾波器。開 始讀 入 窗 口 長 度 N計 算 h d ( n )調 用 窗 函 數 子 函 數 w ( n )計 算 h ( n ) = h d ( n ) w ( n )調 用 子 程 序 （ 函 數 ） 計 算 H ( k ) = D F T [ h ( n ) ]調 用 繪 圖 子 程 序 （ 函 數 ） 繪 制 H （ k ） 幅 度 相 位 曲 線結 束圖 44 用窗函數法設計濾波器主程序框圖23 / 31第五章 系統(tǒng)調試 制動過程分析在制動過程中，制動力變化如圖 51 所示。當駕駛員聽到“踩腳剎車”命令后，經 時間才意識到應進行制動行為。 因每個人的反應聽力、動作協(xié)調1t 1t快慢的不同而不同，一般為 ～。駕駛員踏住制動踏板后，踏板力迅速增加，但由于制動器的蹄片與制動鼓之間存在間隙，要經過 時間才能使汽車開2t始減速，不同的車輛 也不相同，一般取 。 稱為制動力協(xié)調時間，包括2t 3t制動傳動機構遲滯時間和制動力增長時間，一般為 ～。 是制動力達到4t最大之后穩(wěn)定維持的時間，這段時間可由程序控制。駕駛員松開踏板后，制動器制動力的消除還需要一段時間，記為 。5tt 1 駕駛員反應時間 t 2 制動傳動機構遲滯時間t 3 制動力協(xié)調時間 t 4 制動力作用時間 t 5 制動力下降時間檢測時間 t / s制動力Q/N圖 51 制動變化曲線 [16] 系統(tǒng)調試 靜態(tài)調試當完成繪圖制版工作并且拿到印刷電路板，準備焊接元器件及元器件管腳座之前，應進行靜態(tài)調試，主要應做好以下的工作：在未焊上各元器件及元器件管腳座之前，首先用眼睛或用萬用表直接檢查線路板各處是否有明顯的斷路、短路的地方，尤其要注意電源是否短路。元器件在焊接過程中要逐一檢查，例如二極管、三極管、電解電容的極性，電容的容量及耐壓，元件的數值是否正確等等。元件及管座焊接完畢，還要仔細檢查元件面及各元件之間裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各焊點間、焊點與近鄰線有無連接，對布線較密或未加阻焊處理的印刷板更應注意檢查這些可能造成短路的原因。完成上述檢查后，先空載（不插芯片）上電，檢查電路板各管腳及各插座引腳的電位是否正常，特別是各點電位（若有高壓，聯(lián)機調試時會通過仿真線24 / 31進入仿真系統(tǒng)，可能損壞仿真系統(tǒng)） 。若一切正常，將芯片插入各管座，再通電檢查各點電位是否達到要求，邏輯電平是否符合電路或器件的邏輯關系。若有問題，掉電后再認真檢查故障原因。 聯(lián)機仿真調試聯(lián)機仿真調試的方案是：把整個測控系統(tǒng)按其功能分為若干模塊，運行本測控系統(tǒng)的應用程序，并借助于萬用表、示波器、邏輯筆等儀器來檢查硬件電路的正確性。軟件調試不但可以完善系統(tǒng)功能，也是查找硬件故障的直接有效手段。在軟件調試過程中，除了對于語法錯誤的檢查外，重點要檢查程序中使用的跳轉語句是否會造成死循環(huán)或出現(xiàn)程序跳轉出錯，檢查程序各種檢測項目得邏輯是否符合程序流程的要求等。 系統(tǒng)標定 標定實驗系統(tǒng)標定是確保系統(tǒng)精度的關鍵。標定的方法是對確定量進行測量，通過各種調節(jié)手段（包括軟件和硬件） ，達到顯示值與實際值之間的偏差符合精度要求的目的。目前對制動試驗臺測量精度進行標定時，一般采用杠桿標定法或傳感器式標定法，進行靜態(tài)標定，本系統(tǒng)采用杠桿標定法。杠桿標定裝置安裝在試驗臺驅動滾筒上，利用杠桿機構對滾筒產生相當于制動力的力矩，如圖 52 所示。其標準制動力值 可按下式計算：TF (51)10RLmgFT??式中 ––– 制動力標準值，單位 daN；T m ––– 標準砝碼質量，kg； g ––– 重力加速度， ；2s L ––– 杠桿臂長度，mm；R ––– 滾筒半徑，mm。25 / 31調平碼壓力傳感器杠桿L圖 52 制動試驗臺標定示意圖本系統(tǒng)中 L=，R=75mm 。則式(51) 簡化為： (52)?按照 JJG9062022《滾筒反力式制動檢驗臺檢定規(guī)程》 ，在制動臺額定載荷的 4%， 25%，100%預選測試點，本文除上述 3 個點外再取制動臺載荷的10%， 15%， 25%，35%， 60%，75%作為測試點。對應各點按式(52) 計算應加的砝碼質量。各點采集到的數字量如表 51 所示?？梢?，傳感器輸出基本呈線性，與預期效果相符。表 51 采集的數據測試點 4％ 10％ 15％ 25％ 35％ 60％ 75％ 100％M(kg) (daN)TF130 325 1950 3250數字量 151 403 606 934 1416 2448 3024 4095 制動臺數據處理由于制動臺需要強電驅動滾筒，加之機械結構上的因素，振動和沖擊較多，脈沖干擾由為嚴重。因此本系統(tǒng)中設計了 FIR 低通濾波器，并且采用三次 樣B條函數作為擬合函數來對數據曲線進行處理。一、數據曲線通過前面章節(jié)對實現(xiàn) FIR 濾波器和三次 樣條函數作為擬合函數的介紹，B并且在實踐中的應用，得到了比較理想的測試結果。圖 53 就是一次測試過程的制動力曲線，與理論曲線比較接近 [14]。26 / 31圖 53 實際獲得的制動力曲線二、零點自動調節(jié)制動試驗臺的零點示值標定直接影響車輪阻滯力的檢測精度。檢測站裝備的制動試驗臺，其多數只能顯示正值，沒有負值顯示行程。在這些設備零點示值調校時，有可能發(fā)生負值誤差被淹沒，致使試驗臺儀表顯示為零時，實際并非為零，而是一個負數。其表現(xiàn)為兩車輪阻滯力和常常低于 3%軸載質量的重力值。為提高檢測可靠性，檢定標準修改為：零點示值誤差為某一指定較小正數范圍（例：10～30 ） ，有效地控制阻滯力的檢測準確度。N結 論 本文研究的制動試驗臺數據采集、處理系統(tǒng)是計算機測控技術與機、電等技術相結合的檢測設備。檢測系統(tǒng)從整體能量角度出發(fā)，得出左右車輪制動力、制動力矩、阻滯力等性能參數。檢測系統(tǒng)的測控過程可歸結為實時數據采集和實時控制。實時性、綜合控制能力、可靠性、可維護性及環(huán)境適應性是對控制系統(tǒng)的基本要求。根據這些要求本設計包括三個部分。第一部分是試驗臺數據采集及處理系統(tǒng)的設計。針對試驗臺項目的要求和相應的國家標準，確定了整個的測量參量。根據參量的要求設計了硬件系統(tǒng)，介紹了各個部分的工作原理。第二部分討論了本系統(tǒng)中干擾信號的排除、抑制以及數據處理方法。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力出發(fā)，從硬件角度介紹了干擾信號的抑制和排除的若干途徑。對系統(tǒng)的各部分硬件組成環(huán)節(jié)進行了深入的研究，完成硬件的可靠性設計。從軟件角度采用曲線擬合技術和數字濾波。第三部分調試部分，根據測量數據證明軟、硬件設計是正確的，抗干擾措施是有力的，數字濾波方法是有效的。歸納起來，本文的主要工作如下：一、介紹了研制汽車制動性能檢測系統(tǒng)的意義；介紹了制動力檢測指標體系； 二、對汽車制動性能檢測系統(tǒng)進行硬件、軟件設計。介紹了汽車性能檢測線的結構和原理以及汽車制動性能檢測的具體標準，并提出總體設計方案。根據系統(tǒng)設計的參數要求進行傳感器信號處理電路的設計，其中包括力傳感器信號處理電路和速度信號測量電路。按照數據采集和處理的速度和精度的要求，設計了以 AD1674 芯片作為數據采集的核心。提出了一個自動檢測系統(tǒng)。對于制動效果不合格的車輛，其故障的原因和部位可以通過系統(tǒng)來判斷，而不是由檢測人員憑借經驗判斷。三、從硬件和軟件角度提出抗干擾的方法從硬件角度進行了硬件抗干擾能力設計。提出測控系統(tǒng)外部干擾及抑制27 / 31和消除干擾信號的途徑。通過設計 V/I 變換來傳輸信號大大提高了系統(tǒng)的可靠性。從誤差理論的角度提出系統(tǒng)中存在的各種誤差，并提出常用的克服隨機干擾的數字濾波方法，以及曲線擬合的方法。從中選取 FIR 數字濾波和 B 樣條函數擬合用于本系統(tǒng)中處理實際數據。以軟件和硬件為基礎，在現(xiàn)場進行了試驗，并且對實驗數據進行了分析討論，證明了測量數據符合國家標準，達到國標要求?？傊?，本次設計的汽車制動試驗臺數據采集、處理系統(tǒng)具有檢測精度高、可靠性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。對汽車制動性能的檢測以及檢測設備的發(fā)展有很重要的實用價值。參 考 文 獻[1] 徐安，轎車制動性能統(tǒng)計分析與改進措施[J]，汽車工程，:269270[2] 余志生，汽車理論[M]，機械工業(yè)出版社，[3] 潘新民，王燕芳，微型計算機與傳感器技術[M]，人民郵電出版社，1998[4] 清源計算機工作室, Protel 99 原理圖[M],機械工業(yè)出版社 2022[5] 張偉，Protel DXP 入門與提高[M]，人民郵電出版社， 2022[6] 董渭清，王渙招，接口技術及應用[M]，西安交通大學出版社，1995[7] 何希才，傳感器及其應用電路[M]，電子工業(yè)出版社，2022[8] 嚴鐘豪，譚祖根，非電量電測技術[M]，機械工業(yè)出版社，1989[9] 沈蘭蓀，數據采集技術[M] ，中國科技技術大學出版社，1990[10] 馬明建等，數據采集與處理技術[M]，西安交通大學出版社，1998[11] 諸邦田，電子電路實用抗干擾技術[M]，人民郵電出版社，1994[12] 徐濤，數值計算方法[M]，吉林科學技術出版社，1998[13] 張韻華，奚梅成，數值計算方法和算法[M] ，科學出版社，2022[14] 毛英泰，誤差理論與精度分析[M]，國防出版社，1982[15] Ken , Realtime wheel brake and tire lateral force models refined for low speeds[J], SAE Paper 940178[16] Henry ,Brake defects in roadside inspections[M], SAE Paper 942290[17] Yukio Nishizawa and Hironobu Saka , Electronic control concelling system for a disc brake noise[J], SAE Paper 97103728 / 31致 謝本文是在導師陳廣秋老師的精心指導下完成的，陳廣秋老師學識淵博，經驗豐富，思維敏捷，時時給我熱情的鼓勵和不倦的教誨，在課題的研究方法和研究思想上給我諸多的啟示，解答了許多難題，從課程學習、論文選題、課題研究到論文撰寫無不凝聚著導師的心血和汗水。陳老師待人誠懇、心胸寬大，導師以其平凡而偉大的人格影響著我，感染著我，尤其是導師嚴于律己、寬以待人的崇高品質以及嚴謹求實的治學態(tài)度使我受益非淺，令我終生難忘。藉此論文完成之際，對導師表示深深的謝意!同時作者在課題研究中得到本專業(yè)各位同學的熱心幫助和關心，在此感謝他們的幫助。并向所有在我學習和研究工作中給以幫助的同學致以深深的謝意