基于嵌入式单片机之测功机控制结构的探讨|单片机和嵌入式哪个好

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基于嵌入式单片机之测功机控制结构的探讨

基于嵌入式单片机之测功机控制结构的探讨 1.1 汽车底盘测功机检测的意义与发展状况汽车智能检测是通过智能仪器对使用车辆进行高效的检测和维护保养,所以我们需要对使用车辆进行定期的检测,及时的找到可能的隐患,避免事故的发生 [5]。汽车检测包括两种方式,一种是综合性能检测,另一种是安全性能检测。综合性能检测主要是对使用车辆在保证安全性的前提下,对其性能提高的检测与诊断。

主要包括:汽车制动性检测、汽车动力性检测、汽车前照灯检测、汽车排气污染物检测、汽车车速表检测以及汽车燃油经济性检测等内容。安全性能检测主要是对使用车辆的安全部件进行检测,如刹车、ABS 等影响汽车行驶安全性的检测[6]。

汽车检测不是只针对已经有故障的车辆进行检测维修,也包括未发现故障的车辆, 是对汽车的各项性能进行一次系统的检测,以确保日后安全行驶,减少因为车辆故障原因造成的的交通事故的发生 1.2 论文立题背景本文主要对现代汽车检测技术中底盘测功机的控制系统进行研究。由于嵌入式技术在各个领域已经得到了广泛的发展,尤其是在工业控制、交通管理、医疗器械、工程设备上都是不可缺少的,而 ARM 具有系统内核小、专用性强、系统精简、软件固化等特点,因此,本文将 ARM 嵌入式技术用到底盘测功机的测控系统中,在检测过程中的图形数据的显示、数据的存储、运算以及系统传感器的信号采集、驾驶提示的显示等工作也交由计算机来完成。该系统具有工况定位准确迅速,操作简单,性能稳定,抗干扰能力强的优点。我们需要提高检测设备的精度与安全可靠性,提高对汽车检测设备研究的创新性,使控制系统更加智能,这也是我国汽车检测行业的努力的方向。

............ 第 2 章汽车底盘测功机结构与工作原理分析 2.1 汽车底盘测功机结构滚筒装置是汽车底盘测功机的主要组成部分之一,一般底盘测功机上分为单滚筒式和双滚筒式两种,单滚筒式测功机精度很高,在测试时对中定位的精度要求更加严格,由于滚筒需要模拟平直的路面,所以要求直径很大才能做到,这样对于施工的地基要求更高,滚筒的成本也就更大,主要用于科研单位和汽车制造业。双滚筒式测功机比较常见,它是由两组双滚筒组成,每个滚筒直径在 180~500mm 范围内。双滚筒式对检测车辆放置要求不高,设备成本较低且使用方便,适用于诊断与维修的汽车检测站、汽车修理厂等行业。本文主要对双滚筒式底盘测功机的控制系统进行研究。

2.2 汽车底盘测功机工作原理当滚筒旋转带动转子旋转之后,由于涡电流的作用,使得转子上产生了制动力矩,同时,定子上的力矩使其按照滚筒带动的方向旋转,该力矩的大小与转子的制动力矩大小相等。可绕主轴旋转的定子上安装一个端部有压力传感器的测力杠杆,该传感器所测得的数值与实际压力信号成正比,将该压力值与压力传感器到主轴的距离相乘得到的就是定子所受的力矩,进而求出了转子所受的制动力矩大小, 由于该制动力矩等于驱动轮旋转时驱动轮所受的驱动力矩,因此在已知车轮半径的情况下可求得滚筒上所受车轮的驱动力的数值[23]。

用底盘测功机模拟车辆实际行驶的状态时,必须要考虑的一个因素就是车辆实际运行时所受的惯性力及行驶阻力,这样才能更精确的描述车辆的动态性能。

为了解决上面的问题,在底盘测功机上用惯性飞轮来模拟汽车的惯性力,针对不同的质量的车辆,采用不同数量的飞轮组组合来模拟车辆的转动惯量及直线行驶的惯量。对于汽车所受的空气阻力、坡度阻力及非驱动轮的滚动阻力,采用功率吸收加载第3 章底盘测功机控制系统控制方案设计 .............................. 13 3.1 汽车底盘测功机控制系统分析 ................................. 13 3.1.1 汽车底盘测功机工作方式 ............................. 13 第4 章底盘测功机控制系统硬件设计................................... 29 4.1 ARM 芯片最小系统设计 ................................ 29 4.1.1 ARM 主控芯片 ................................ 29 第5 章底盘测功机控制系统软件设计................................ 41 5.1 控制系统程序软件设计 ................................... 415.1.1 采集处理单元软件设计 ....................................... 41 5.1.2 驱动控制单元软件设计 ................................... 43 第 6 章控制系统验证试验 6.1 程序验证试验如图6.1和图6.2所示是此程序将继电器通过GPIO的输出高低电平实现对继电器控制,达到对 LED 发光二极管“亮”“灭”的控制,从而实现了对继电器预期的控制目的,效果理想。试验前要进行一些准备工作,首先是连接测速传感器。如图6.4所示,为试验用底盘测功机实物图及编码器,将光电编码器的信号线连接到试验用的接线板上,接线板还分别连接了ARM 开发板,遥控器电路板,如图 6.8所示。笔记本电脑进行实时数据采集,为开发板供电,如图 6.5所示。图 6.5是开发板以及J-link 连接器,图6.6是遥控器及遥控器电路板。

6.2 整车验证试验本文第三章阐述了运用模糊 PID 对底盘测功机进行控制的方法,且经过与传统PID 的仿真结果对比之后,可以认为建立的模糊 PID 控制器是可行的。