【正文】 干擾、潮濕及粉塵等不利因素。本系統(tǒng)采用研華工控機，其穩(wěn)定性高、可靠性強，底板有 4個 PCI槽和 9個 ISA槽，完全滿足底盤測功機測控系統(tǒng)擴展要求。信號采集和處理分 別選用 PCLD782B、 PCL83 PCL812PG以及 PCLD780。 PCLD782B為 24/16通 道脈沖輸入光電隔離卡，實現(xiàn)脈沖信號的隔離與整形，增強系統(tǒng)抗干擾能力； 還包括 6個獨立的 16位計數(shù)器，最大 輸入頻率達 10MHz； PCL812PG提供 16路模擬量輸 入 、 16路數(shù)字量輸入 /輸出以及兩路模擬信號輸出，根據(jù)需求可以調(diào)節(jié)模擬信號 的輸出范圍； PCLD780為接線端子，提供 20路模擬 /數(shù)字量輸入 、 輸出接線端。 信號輸入及輸出通 道 測控系統(tǒng)實時檢測并采集傳感器的電信號，包括速度、轉(zhuǎn)矩以及油耗等信號。 聊城大學本科畢業(yè)論文 （設計） 8 圖 5測控系統(tǒng)結構框圖 測 功 發(fā)電機定子的偏轉(zhuǎn)通過測力臂架把力作用在轉(zhuǎn)矩傳感器上 ， 由轉(zhuǎn)矩傳感器發(fā)出脈沖信號 ， 經(jīng)整形放大 ， 通過多路信號脈沖采集板進入數(shù)據(jù)采集卡 PCL836的0號計 數(shù)器 。 直流測功機的轉(zhuǎn)軸上 (與轉(zhuǎn)鼓相連 )裝有測速齒盤 (100個齒 )， 每轉(zhuǎn)一周，裝在測速齒盤處的轉(zhuǎn)速傳感器接收 100 個脈沖信號 ， 信號經(jīng)放大和整形后，由多路信號處理器、光隔板進入數(shù)據(jù)采集卡 PCL836的 1號計數(shù)器。另外，在控制周期內(nèi) ， 工控機由數(shù)據(jù)采集卡 PCL812PG 輸出 010V信號，以此來調(diào)節(jié)直流測功機勵磁電流的大小 ， 完成測功機發(fā)電狀態(tài)下的動態(tài)加載 ， 實現(xiàn)電模擬過程。 加載方案 直流電力測功機作為發(fā)電機運行時 ， 吸收汽車發(fā)出功率 ， 將其轉(zhuǎn)化成電能。該工作狀態(tài)下 ， 常用的加載方案有兩種：一種是向電網(wǎng)饋電 ， 由 電網(wǎng)的負載損耗；另一種是直接連接固定電阻 ， 由電阻損耗 。 測功機 主要 采用了第二種加載方案 ，具體方案如下： （ 1）采用一組大電流電子自動開關自動跟蹤測功電機的速度，完成分段切換電阻的功能，并由計算機完成實時控制切換。設計 1/16Ω 、 1/8Ω 、 2/8Ω 、 3/8打印機司機輔助屏研華 IPC 610 工控機控制室監(jiān)視屏X Y 曲線繪圖儀光隔 AD \ DA 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換板光隔多路脈沖計數(shù)板多路繼電器輸出板汽車底盤測功機系統(tǒng)多路信號處理器分配器工況顯示屏電機勵磁控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速傳感器升速器油溫控制器油耗傳感器振動位移傳感器直流測功電機轉(zhuǎn)矩傳感器傳動系統(tǒng)振動監(jiān)視傳感器負載電阻切換裝置冷卻風機系統(tǒng)聊城大學本科畢業(yè)論文 （設計） 9 Ω、 4/8Ω、 5/8Ω、 6/8Ω、 7/8Ω、 8/8Ω 九個負載臺階值，全程電阻值可不變換檔 ， 控制性能更優(yōu)良 ， 避免了電阻變檔瞬間對調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的波動。 （ 2）采用主調(diào)節(jié)器與副調(diào)節(jié)器構成復合調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 即雙閉環(huán)控制系統(tǒng) ， 使該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)輸出量改變可控硅整流元件的導通角 。 在切換電阻的每一個臺階值范圍內(nèi) ， 內(nèi)環(huán)為由副調(diào)節(jié)器構成的模擬量隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 外環(huán)為由微機構成的主調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 它是數(shù)字量調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 進出口配置有 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換接口電路，外環(huán)既可以進行定值調(diào)節(jié) ， 又可以實現(xiàn)隨動調(diào)節(jié) ， 選用不同的程序可以使整個加載控制系統(tǒng)構成恒定轉(zhuǎn)矩加載控制系統(tǒng)、時變轉(zhuǎn)矩隨動加載控制系統(tǒng)和恒定車速加載控制系統(tǒng)三種控制模式。 加載裝置 由于汽車在道路上所受的各種阻力與其在測功機上所受的阻力和不相等 ， 為了測試汽車的各種性能 ， 就必須給汽車提供額外的阻力以補償這部分阻力差 ， 提供這部分阻力的裝置稱為 測功器。 這種測功器用水產(chǎn)生制動力矩。水在測功器的轉(zhuǎn)動部分與固定部分之間起聯(lián)結作用而形成制動力矩。調(diào)節(jié)水槽中的液面高度，可以獲得不同的制動力矩。當水槽的高度一定時 ， 制動力矩隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的改變而改變。這種測功器的工作穩(wěn)定。 該種測功器既能作為負載使用 ， 此時它吸收功率；又可驅(qū)動機械 ， 此時它輸出功率。利用電力測功器可以很好的模擬汽車的行駛阻力和慣性阻力，從而取消測功機的飛輪機構 ， 提高了測試精度。電力測功器的制造成本高，因而只有汽車制造和科研單位的底盤測功機上才采用這種測 功器。 該種測功器利用了電磁原理。當帶有激磁線圈的定子通電后產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動切割磁力線從而在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電渦流，形成阻力矩。調(diào)整激勵電流的大小，可以獲得不同的阻力矩。 測量裝置 測量裝置包括測力裝置和測速裝置。測力裝置測量轉(zhuǎn)鼓上的轉(zhuǎn)矩 ， 經(jīng)過變換可得到作用在驅(qū)動輪上的驅(qū)動力 ； 測速裝置測量轉(zhuǎn)鼓上的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過變換可以得聊城大學本科畢業(yè)論文 （設計） 10 到汽車的車速。 電模擬原理 汽車底盤測功機 常用的模擬方式有機械模擬、機 電模擬和電模擬三種 ， 機械模擬是在測功機上采用組合飛輪來模擬車輛行駛時的平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì) 量的慣性阻力 ； 機 電模擬是由飛輪模擬車輛的慣性阻力 ， 電模擬車輛行駛的其他阻力 ； 電模擬方式則是在計算機或單片機控制下 ， 由電負荷模擬道路行駛阻力 ， 這種模擬方式不設置飛輪組件 。 汽車底盤測功機 主要 采用電模擬方式。 被測汽車樣機上架后，可根據(jù)汽車的型號、變速檔位和試驗項目由工控機選擇合適的負載電阻值檔位，根據(jù)不同的試驗項目和試驗要求，可調(diào)用相應的控制程序，由工控機實現(xiàn)系統(tǒng)的加載給定值與轉(zhuǎn)矩反饋值比較，或與車速反饋值比較構成雙閉環(huán)的恒轉(zhuǎn)矩加載自動控制系統(tǒng)，或構成雙閉環(huán)的恒速加載自動控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)均由外環(huán)調(diào)節(jié)輸出量（由工 控機模糊 PID 控制器輸出）作給定值與負載電流傳感器輸出的反饋信號比較，其輸出信號調(diào)節(jié)主可控硅元件的導通角，使測功發(fā)電機的勵磁電流達到恒轉(zhuǎn)矩加載或恒速加載所要求的數(shù)值。而系統(tǒng)可由工控機根據(jù)擬合各種車型不同工況下的道路運行負載阻力特性曲線自動輸出加載給定值 ，從而自動完成模擬道路運行的性能測試。 結構和工作原理 電渦流測功機有盤式和柱式等不同的類型。圖 6所示的是 盤式 電渦流測功機的結構示意圖 ,由制動器、測力機構和測速裝置等幾部分組成。制動器是吸收能量的核心部分 ， 它可以調(diào)節(jié)原動機的載荷 , 并 同時把所吸收的原動機功率轉(zhuǎn)換為熱能 , 經(jīng)水冷卻后帶走熱量。 電渦流測功機主要由旋轉(zhuǎn)部分 (感應體 )、擺動部分 (電樞和勵磁部分 )、測力部分等組成。感應體形狀猶如直齒輪，產(chǎn)生渦流的地方在導磁渦流環(huán)的孔壁上。勵磁繞組通上直流電后 ， 則圍繞勵磁繞組產(chǎn)生一個閉合磁通 。 當感應體被原動機帶動旋轉(zhuǎn)時 ， 氣隙磁密隨感應體的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性變化 ,在渦流環(huán)孔壁表面及一定深度范圍內(nèi)將產(chǎn)生渦流電勢 ， 并產(chǎn)生渦流 ， 該渦流所形成的磁場又與氣隙磁場相互作用 ,就產(chǎn)生了制動轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩通過外環(huán) 及傳力臂傳至測力裝置上 ， 然后 由聊城大學本科畢業(yè)論文 （設計） 11 力傳感器將力的大小轉(zhuǎn)換成電信 號輸出 , 從而達到測轉(zhuǎn)矩的目的轉(zhuǎn)速測量采用 非接觸式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器 ， 將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成電信號。 圖 6 電渦流測功機系統(tǒng) 齒輪 電渦流測功機的外特性曲線 圖 7 所示的是電渦流測功機的特性曲線 ， 該曲線表示測功機在不同轉(zhuǎn)速下所能吸收的最大功率 ， 它由 OA、 AB、 BC、 CD 幾段直線組成 。 BC是最大功率線 ， 測功機在工作時 不超過的最大吸 收 功率 ； CD是最高轉(zhuǎn)速線 ， 測功機在工作時允許的最高轉(zhuǎn)速 。 上述幾段直線與橫坐標軸所包圍的區(qū)域為測功機的工作范圍。在此區(qū)域內(nèi)測功機所吸收的功率可以隨勵磁電流任意調(diào)整。凡被測動力和機械的特性曲線落在這個區(qū)域內(nèi) , 均能用該機進行試驗。 圖 7 電渦流測功機外特性曲線 電渦流測功機作為能量吸收裝置的幾個應用技術問題 吸收功率確定及增速措施 從圖 7 所示的特性曲線可以看出 ， 電渦流測功機在低轉(zhuǎn)速下能夠吸收的功率還是比較小 (雖然比水力測功機要大 )， 轉(zhuǎn)速在 1000r/min 以上時 ， 能夠吸收 50%聊城大學本科畢業(yè)論文 （設計） 12 以上的最大功率 ； 轉(zhuǎn)速在 2022r/min 以上時 ， 才能吸收最大的功率 。 因此 ， 當動力傳動裝置的轉(zhuǎn)速較低時 ， 可以采用效果明顯且可行的增速措施 。 例如 ,螺桿泵地面驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速范圍為 50～ 300r/min， 最常用的轉(zhuǎn)速范圍是 150r/min 左右