基于CAN总线的汽车底盘测功机测控系统研究

论文摘要

随着科学技术的发展,汽车结构不断完善,人们对汽车性能的要求亦不断提高。汽车底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备,采用现代电测和计算机技术,仿真模拟各种路面行驶阻力,使整车的道路试验项目移至室内进行,减少室外环境变化对测试的影响,能够很好的改善试验人员的试验环境和提高测试精度。本文设计了一种基于CAN总线的汽车底盘测功机测控系统。系统按功能划分为数据采集节点、控制节点和通讯节点,并由CAN转USB接口电路实现上下位机之间的通讯。基于CAN总线进行设计,使整个系统分工明确,有利于系统的扩展和网络化。文中首先介绍了底盘测功机的原理、结构,在详细分析汽车道路上和底盘测功机上运行受力情况的基础上,建立了测功机电模拟模型。采用电模拟阻力加载装置,不仅省去了繁琐的惯性飞轮装置,简化了底盘测功机的结构,而且实现了惯性阻力的无级模拟。在硬件设计上,给出了转矩、转速信号检测和处理电路的设计方法和具体的原理图,详细介绍了控制系统重要组成部分——励磁控制系统的设计与实现。在控制策略上,采用转矩、转速双闭环积分分离PID控制器,一定程度上提高了测控系统的精度。在软件设计上,给出了设计思想及主要流程图。该软件设计采用模块化编程,增强了程序的可移植性和灵活性。最后,进行系统的电磁兼容性设计,进一步保障了系统的可靠运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 汽车底盘测功机发展历程
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 CAN总线协议与应用
• 2.1 CAN总线的基本概念及特点
• 2.2 CAN总线的模型结构与协议技术
• 2.2.1 CAN总线的分层结构
• 2.2.2 CAN总线的位数值表示与通信距离
• 2.2.3 CAN总线的协议技术
• 2.3 CAN报文的帧结构
• 2.4 CAN总线系统的构成
• 2.5 本章小结
• 第3章 底盘测功机的结构与工作原理
• 3.1 底盘测功机的结构
• 3.1.1 滚筒装置
• 3.1.2 功率吸收装置
• 3.1.3 测量装置
• 3.1.4 飞轮机构
• 3.1.5 其他装置
• 3.2 底盘测功机的工作原理
• 3.2.1 工作原理简介
• 3.2.2 阻力模拟
• 3.3 本章小结
• 第4章 底盘测功机测控系统的硬件设计
• 4.1 整体设计思想
• 4.2 数据采集节点的硬件设计
• 4.2.1 转速信号处理电路
• 4.2.2 驱动力信号处理电路
• 4.3 控制节点硬件设计
• 4.3.1 励磁电流控制器
• 4.3.2 同步信号产生电路
• 4.3.3 移向触发控制模块
• 4.4 通讯节点设计
• 4.4.1 CAN模块控制器与收发器
• 4.4.2 CAN转USB接口设计
• 4.5 硬件抗干扰设计
• 4.5.1 电源抗干扰设计
• 4.5.2 接地的抗干扰设计
• 4.5.3 印制电路板抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 底盘测功机测控系统的软件设计
• 5.1 系统软件设计
• 5.2 数据采集节点软件设计
• 5.3 控制节点软件设计
• 5.3.1 双闭环控制模块结构设计
• 5.3.2 转速转矩控制策略
• 5.4 通讯节点软件设计
• 5.4.1 CAN接口软件设计
• 5.4.2 USB接口软件设计
• 5.5 试验功能检测
• 5.5.1 加速性能检测
• 5.5.2 滑行性能检测
• 5.5.3 制动性能检测
• 5.5.4 车速表校验
• 5.5.5 里程表校验
• 5.5.6 燃油经济性测试
• 5.6 系统软件抗干扰设计
• 5.6.1 指令冗余设计
• 5.6.2 软件陷阱设计
• 5.6.3 睡眠抗干扰设计
• 5.6.4 开关量软件设计
• 5.7 本章小结
• 第6章 实验结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢