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汽车电动助力转向器性能试验台测控系统设计

汇报人：

2024-01-15

引言

汽车电动助力转向器性能试验台概述

测控系统硬件设计

测控系统软件设计

试验台搭建与调试

测控系统性能评价与优化建议

总结与展望

引言

电动助力转向器性能对汽车安全性的影响

随着汽车技术的不断发展，电动助力转向器已成为现代汽车不可或缺的一部分。其性能的好坏直接影响到汽车的操控稳定性、行驶安全性以及驾驶员的驾驶体验。

电动助力转向器性能试验台的重要性

为了确保电动助力转向器的性能达到设计要求，需要对其进行严格的性能测试。而电动助力转向器性能试验台则是实现这一目标的关键设备，它能够模拟实际行驶过程中的各种工况，对电动助力转向器进行全方位的测试。

测控系统设计的意义

测控系统是电动助力转向器性能试验台的核心部分，它负责试验台的数据采集、处理、分析以及控制等功能。设计一个高效、准确的测控系统对于提高试验台的测试精度和效率具有重要意义。

国内研究现状

目前，国内在电动助力转向器性能试验台测控系统方面的研究已取得了一定的成果，但整体水平相对较低，主要集中在试验台机械结构设计和简单的数据采集与处理方面。

国外研究现状

相比之下，国外在电动助力转向器性能试验台测控系统方面的研究起步较早，技术相对成熟。他们不仅注重试验台的机械结构设计，还关注测控系统的智能化、自动化以及高精度化等方面的发展。

发展趋势

随着汽车技术的不断进步和电动汽车的普及，未来电动助力转向器性能试验台测控系统的发展将更加注重智能化、自动化、高精度化以及多功能化等方面的提升。同时，为了满足新能源汽车的发展需求，试验台还将向电动化、节能环保等方向发展。

本文旨在设计一种高效、准确的汽车电动助力转向器性能试验台测控系统，以提高试验台的测试精度和效率，为电动助力转向器的研发和生产提供有力支持。

研究目的

首先，对电动助力转向器的工作原理、性能指标以及试验方法进行分析和研究；其次，根据试验需求设计测控系统的总体架构和功能模块；接着，对测控系统的硬件电路、传感器选型、数据采集与处理等方面进行详细设计；最后，通过实际测试验证测控系统的性能和可靠性。

研究内容

汽车电动助力转向器性能试验台概述

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机械部分

包括底座、支架、加载装置等，用于支撑和固定转向器，模拟实际工作环境。

液压部分

由液压泵、油箱、管路等组成，提供转向器所需的液压动力。

电气部分

包括电机、控制器、传感器等，实现转向器的电动助力及数据采集功能。

控制软件

用于试验台的控制和数据处理，提供友好的操作界面和强大的数据分析功能。

试验台工作原理

通过电气部分控制电机，驱动液压泵提供液压动力，经机械部分传递给转向器。同时，通过传感器实时监测转向器的性能参数，并将数据传输至控制软件进行处理和分析。

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功能需求

性能需求

可扩展性需求

易用性需求

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实现试验台的自动化控制、数据采集与处理、故障诊断与报警等功能。

确保测控系统具有高精度、高稳定性、快速响应等优良性能，满足试验台的测试要求。

测控系统应具有良好的可扩展性，以适应不同型号、规格的转向器测试需求。

提供简洁明了的操作界面和完善的用户手册，方便用户进行操作和维护。

测控系统硬件设计

用于测量方向盘的转角，为高精度、高稳定性的电位器式或光电式传感器。

转角传感器

转矩传感器

车速传感器

测量方向盘的转矩，通常采用应变片式传感器，具有较高的测量精度和线性度。

用于测量车辆行驶速度，为电磁感应式或霍尔式传感器。

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采用高性能的微控制器或嵌入式计算机，负责整个测控系统的管理和控制。

主控电路

根据控制信号驱动执行机构，如电机、电磁阀等，实现对转向器的控制。

驱动电路

对测控系统中的关键部件进行保护，如过流保护、过压保护、过热保护等，确保系统的稳定性和安全性。

保护电路

测控系统软件设计

软件架构

采用分层设计思想，将软件划分为数据采集层、数据处理层和控制层三层架构，实现模块化设计，提高系统可维护性和可扩展性。

功能划分

根据试验台测控需求，将软件功能划分为数据采集、数据处理、控制策略实现和人机交互等模块，各模块之间相互独立，通过接口进行数据传输和交互。

通过高精度传感器实时采集转向器输入扭矩、输出扭矩、转角、转速等关键参数，并将数据传输至数据处理模块。

数据采集

采用滤波算法对采集的数据进行预处理，消除噪声干扰；运用数值计算方法对转向器性能参数进行计算和分析，提取特征值。

数据处理算法

控制策略

根据转向器性能试验要求，设计相应的控制策略，如位置控制、速度控制、扭矩控制等，实现对转向器的精确控制。

控制算法实现

在控制层中实现控制算法，根据数据处理模块提供的特征值和设定的控制目标，计算控制量并输出至执行机构，实现对转向器的闭环控制。同时，实时监测