開發(fā)用于重型履帶式汽車的雙測功機道路負(fù)載仿真器

開發(fā)用于重型履帶式汽車的雙測功機道路負(fù)載仿真器挑戰(zhàn)：對一個雙測功機系統(tǒng)進行更新，為重型履帶式車輛（如：推土機或如坦克等裝甲軍車）提供可重復(fù)、可靠的測試。解決方案：開發(fā)一個基于PC的采集和控制系統(tǒng)，使用由LabVIEW控制的SCXI和DAQ系統(tǒng)。介紹美國西南研究院（SWRI）的工程師正在著手安裝和升級一個20世紀(jì)80年代的老式大功率動態(tài)車輛測試系統(tǒng)，可以復(fù)制履帶式車輛的道路負(fù)載情況，包括轉(zhuǎn)向阻力負(fù)載等。長久以來，履帶式車輛的檢測就有改進的需求了，因為大多數(shù)測試設(shè)備只能夠測試單個組件，如動力部分的發(fā)動機、變速箱以及主減速器。而由于不同的天氣條件或駕駛員等因素，道路測試車輛會產(chǎn)生不可重復(fù)的結(jié)果。在可控的環(huán)境條件下測試整車的耐久性和性能已顯得越來越重要。履帶式車輛的動力特性與輪式車輛有著很大的區(qū)別。當(dāng)履帶式車輛與其它車輛有相同的道路工況下，它還需要經(jīng)歷“摩擦”載荷——車輛轉(zhuǎn)彎時，履帶所遇到的摩擦力。在轉(zhuǎn)彎時，當(dāng)履帶轉(zhuǎn)動著推動車輛前進時，履帶會沿著地面滑動。很多研究都建立了方程，能夠基于車輛幾何結(jié)構(gòu)和地面條件，預(yù)測克服“摩擦”載荷所需的力矩。硬件我們所升級的測試系統(tǒng)包括兩個1250馬力的直流測功機（dyno）。它模擬道路負(fù)載情況。對于測量被測車輛的速度和轉(zhuǎn)彎??半徑，我們選擇了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來升級此系統(tǒng)。我們配置了具有370個數(shù)據(jù)采集通道的系統(tǒng)來監(jiān)控測功機，同時監(jiān)測被測車輛并衡量其性能。感謝SCXI的多路復(fù)用技術(shù)，采集任務(wù)能夠在一塊多功能數(shù)據(jù)采集板卡上完成，這塊板卡安裝在工業(yè)PC上。我們使用SCXI經(jīng)過一些相對簡單的設(shè)置后便實現(xiàn)了370個通道。SCXI附件的接線端子帶有連線接口，讓我們能夠進行連線以及用手持設(shè)備檢修故障。雖然公司是不太可能使用所有通道，但他們?nèi)匀幌Ｍ軌驌碛泻芏噙x擇來配置不同的測試任務(wù)。我們提供：?48個K型熱電偶輸入?48個J型熱電偶輸入?96個模擬輸入?32個隔離的模擬輸入?16個頻率輸入?42個模擬輸出?24個SPDT繼電器輸出?32位數(shù)字輸入?32位數(shù)字輸出雖然一些通道用于固定的硬件測試任務(wù)（控制測功機及其附件），但是用戶可以在設(shè)置界面上自定義配置大多數(shù)通道，包括重命名通道和提供縮放系數(shù)。輸入通道提供錯誤檢查，上限/下限報警和警報閾值，而輸出通道提供可設(shè)置的默認(rèn)值。當(dāng)輸入超過報警閾值時，所有的輸出恢復(fù)到指定的默認(rèn)值。固定的模擬輸入通道傳感器包括左/右測功機的扭矩、左/右測功機扭矩以及變速箱的溫度。固定的數(shù)字輸入包括油壓限位開關(guān)、滅火器限位開關(guān)、油位開關(guān)、油溫限位開關(guān)、測功機空氣溫度限位開關(guān)，以及測功機氣流開關(guān)。用戶可能會使用通用輸入通道監(jiān)測車輛的溫度、壓力、液位和速度等各種信號，以及環(huán)境條件，如濕度、氣壓和溫度。軟件SwRI選擇LabVIEW，是因為它能夠提供復(fù)雜的圖形用戶界面，能與NI硬件的簡單集成，以及其快速開發(fā)環(huán)境。擁有了LabVIEW，我們就不必依靠那些更復(fù)雜的基于文本的編程語言，便能夠高效地實現(xiàn)測試系統(tǒng)的復(fù)雜要求。我們利用LabVIEW控件大量的顯示屬性定制自己的圖形用戶界面。由于此應(yīng)用程序可能會設(shè)計大量通道，在同一屏幕上同時顯示所有通道是不可能的；此外，許多通道并不需要在屏幕上看到。通過前面板顯示控件的屬性節(jié)點，操作人員可以將自己需要監(jiān)視的通道顯示在屏幕上指定的位置。我們在設(shè)置程序中以可滾動的形式使用數(shù)組簇，操作人員可以定義通道的名稱和特性。我們使用全局變量來存儲所有的系統(tǒng)常量以及將數(shù)據(jù)從一個子程序傳遞到另一個。該程序還包含了校準(zhǔn)程序，使得技術(shù)人員可以監(jiān)控和調(diào)整每個通道的信號，然后將校準(zhǔn)參數(shù)存儲在文件里。我們使用緩存采集，以100Hz的速度讀取所有已定義的輸入通道所采集的數(shù)值。主程序循環(huán)以10Hz的速度運行，并進行10點的平均運算，以幫助消除任何噪聲信號。該程序每兩秒鐘將數(shù)據(jù)保存到文件中一次。此外，它將最近400個的數(shù)據(jù)點（10Hz速率）保存在循環(huán)緩沖區(qū)中。在報警時，這個緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)可以幫助診斷什么地方出了錯?？偨Y(jié)這個系統(tǒng)的開發(fā)進展順利。通過高效利用SCXI模塊，使得只需一個D