基于LABVIEW的汽车拉索动态分析测试系统研制

发布时间：2017-08-08 11:34

  本文关键词：基于LABVIEW的汽车拉索动态分析测试系统研制

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【摘要】：随着我国经济的发展,居民对汽车产品的需求日益增加,汽车产业得到了空前发展。而作为汽车产业链的前沿-汽车零部件产业,其发展的水平直接决定着一个国家汽车发展水平的高低,所以各国迫切的希望进行汽车零部件的技术革新,从而提高本国在汽车产业的核心竞争力。而汽车拉索作为重要的汽车零部件,人们必然也对其弹性形变、耐久性、行程效率等技术方面提出了更高的要求。本文主要对汽车拉索的动态分析测试系统的硬件组成及软件实现方法进行了研究,分析测试拉索在特定载荷下的弹性形变、永久变形等。最终完成测试、配置、数据管理、数据分析、用户管理的功能。本文第一部分硬件电路设计与选型采用的是NI公司Compact RIO-9074机箱,机箱的内核是基于Xilinx Spartan-3E开发的。其集成化了400MH实时控制器和2百万门FPGA,且带有2个10/100Base以太网口,通过以太网口可以与上位机进行通信。8槽的FPGA机箱可以插入数据采集卡,通过数据采集卡可以连接多样化的传感器和编码器,用于测试和控制。第二部分软件编写与调试是该系统的核心,主要分为上位机控制与显示部分和下位机采集两个部分。上位机控制与显示部分的主要工作是将采集到的传感器数值实时显示,并将其生成可配置的图表,同时需对被控对象进行设置和控制(行程控制、循环控制、程序控制)等。下位机采集部分利用LABVIEW FPGA、LABVIEW RT模块创建的功能代码,下载并运行到FPGA芯片上,能够实时地读取传感器的数值,获得特定的定时效果和优越的性能,保证了系统运行的稳定行、可靠性和准确性。而工控机部分则提供了良好的人机界面,它将软件编写的配置内容保存成相应的配置文件,供以后测试同样的拉索使用,大大节约了时间,缩小了人工成本,提高了测试的效率。在下位机数据采集采用NI LabVIEW PID和模糊逻辑工具模块编程来控制测试的速度,在数据处理中采用滤波并求平均值的方法来实现精度的要求。经多次试验,本文设计的平台建成后能够完成对汽车拉索的弹性形变、永久变形等测试功能,并能够满足测量时对精度的要求,可有效地解决传统测量方法中存在的精度不高、效率偏低的问题。
【关键词】：汽车拉索 CompactRIO 伺服控制 精度 测试
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景和研究意义8-9
• 1.2 国内、外研究应用现状与发展趋势9-11
• 1.2.1 国外研究应用现状9
• 1.2.2 国内研究应用现状9-10
• 1.2.3 发展趋势10-11
• 1.3 本课题研究内容和章节安排11-12
• 1.3.1 本课题研究内容11
• 1.3.2 论文章节安排11-12
• 第2章 汽车拉索测试系统功能与平台介绍12-18
• 2.1 汽车拉索12
• 2.2 汽车拉索测试系统功能与验收标准12-13
• 2.2.1 测控系统功能12-13
• 2.2.2 测控系统验收标准13
• 2.3 测控系统设计要求13-15
• 2.4 测试平台介绍15-17
• 2.5 本章小结17-18
• 第3章 汽车拉索测控系统硬件设计18-36
• 3.1 测试参数18
• 3.2 系统总体硬件方案18-20
• 3.3 汽车拉索测试系统的主要硬件性能介绍20-32
• 3.3.1 NI CompactRIO-9074控制器20-21
• 3.3.2 传感器21-23
• 3.3.3 模拟量I/O模块23-26
• 3.3.4 数字量I/O模块26-29
• 3.3.5 伺服电动缸与驱动器29-32
• 3.4 工控机32-33
• 3.5 汽车拉索测试系统硬件设计33-35
• 3.5.1 伦茨伺服驱动器电气设计33-34
• 3.5.2 Compact RIO和工控机供电设计34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 汽车拉索测控系统软件设计36-60
• 4.1 软件编程环境和开发架构介绍36-40
• 4.1.1 LABVIEW简述36
• 4.1.2 LABVIEW Real time模块36-37
• 4.1.3 LABVIEW FPGA模块37-38
• 4.1.4 NI LABVIEW PID和逻辑工具包38-39
• 4.1.5 CRIO开发架构介绍39-40
• 4.2 系统软件总体结构40-41
• 4.3 下位机采集和控制功能实现41-49
• 4.3.1 上位机与Compact RIO系统通讯实现41-42
• 4.3.2 模拟量采集程序设计42-45
• 4.3.3 PID等速度位移（力）程序设计45-47
• 4.3.4 伺服电动缸控制程序设计47
• 4.3.5 采集数据写入DMA FIFO程序设计47-49
• 4.4 上位机功能模块的实现49-58
• 4.4.1 通道数值实时显示程序设计50-51
• 4.4.2 行程控制和循环控制程序设计51-55
• 4.4.3 测试参数配置和管理55-58
• 4.4.4 数据保存与导出58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 系统调试60-70
• 5.1 调试步骤60
• 5.2 调试工具介绍60-62
• 5.2.1 FPGA程序编译介绍60-61
• 5.2.2 Xilinx下载软件介绍61-62
• 5.3 软件功能调试62-67
• 5.4 系统调试所遇问题及解决方法67-69
• 5.4.1 系统的干扰性问题67-68
• 5.4.2 FPGA程序编译问题68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士期间发表的学术论文和专利76-78
• 致谢78

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