基于LabVIEW的減振器性能測試平臺(tái)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、基于LabVIEW的減振器性能測試平臺(tái)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目： 基于LabVIEW的減振器性能測試平臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 測控 學(xué)生姓名： 1選題的背景、意義減振器是汽車懸架系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部件，其質(zhì)量直接影響到汽車行駛平穩(wěn)性、乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及安全性等。由于減振器是一個(gè)典型的非線性系統(tǒng)，且它的工作條件非常惡劣，容易發(fā)生漏油、異響等狀況，當(dāng)減振器發(fā)生上述故障時(shí)，不但影響汽車行駛的平穩(wěn)性，而且將直接危及到車輛的安全性。因此，減振器的性能測試是減振器生產(chǎn)中一項(xiàng)十分重要的工作。減振器必須經(jīng)過減振器性能測試臺(tái)相關(guān)測試，符合有關(guān)的參數(shù)性能才能使用1,2。隨著汽車產(chǎn)量的逐年上升，市

2、場對(duì)于減振器的需求量也迅速增加。傳統(tǒng)的減振器設(shè)計(jì)開發(fā)方法主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后進(jìn)行試驗(yàn)修正。這往往需要對(duì)減振器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行多次反復(fù)調(diào)整和多次開發(fā)、試驗(yàn)。這種完全依賴于物理樣機(jī)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)開發(fā)方法周期長、消耗大、成本高。由于減振器的生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，并且每支必檢，因此在完成減振器性能測試的同時(shí)，還應(yīng)該提高測試效率。因此，開發(fā)減振器測試系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義3。所以，為了克服上述缺點(diǎn)，基于圖形化編程（G語言）軟件LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)在測試領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。汽車減振器性能測試系統(tǒng)是減振器生產(chǎn)開發(fā)過程中必需的專用檢測設(shè)備，其功用是檢測減振器的外特性。由于減振器規(guī)格與試驗(yàn)規(guī)范的多樣化，則

3、要求測試系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測、功能完善、性能穩(wěn)定、維護(hù)使用方便、數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)。基于圖形化編程軟件LabVIEW的虛擬儀器編程靈活簡單，其程序容易和各種數(shù)據(jù)采集硬件集成4,開發(fā)環(huán)境具有實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流的流動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)多任務(wù)多線程工作，同時(shí)內(nèi)嵌控件豐富的特點(diǎn)。因此，與傳統(tǒng)編程語言和方法相比，其優(yōu)越性更強(qiáng)5。2相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) 對(duì)于汽車減振器的檢測最早使用的就是機(jī)械式示功試驗(yàn)臺(tái)6。這種試驗(yàn)臺(tái)基本工作結(jié)構(gòu)通常是使用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)某些偏心機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)正弦激振，比如說曲柄連桿機(jī)構(gòu)或者凸輪機(jī)構(gòu)等；試驗(yàn)臺(tái)的激振頻率則是由曲柄或者凸輪的回轉(zhuǎn)速度所決定的，通過帶輪與減速機(jī)的匹配實(shí)現(xiàn)；試驗(yàn)中，力的測定則是通過測量一種特殊

4、的測力組件變形量的大小來計(jì)算減振器阻尼力的大?。慌c此同時(shí)，減振器的震動(dòng)位移量則通過在測力組件上安裝繪圖筆的方式直接繪制出圖形。在上世紀(jì)八十年代，使用較多的機(jī)械式試驗(yàn)臺(tái)是J85試驗(yàn)臺(tái)，它通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)減振器做近似的簡諧振動(dòng)。通過彈性扭桿測力和振幅，并依靠人工處理數(shù)據(jù)。由于它只能夠得到一定振動(dòng)速度下的示功圖，并且效率低，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差，只能夠完成垂向減振器試驗(yàn)，不能夠完成橫向減振器檢測，現(xiàn)在基本上已經(jīng)淘汰不用。于是四方機(jī)車車輛研究所在90年代研制出了J95雙向試驗(yàn)臺(tái)。它采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)近似簡諧振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它有傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)三部分組成7，改善了J85試驗(yàn)臺(tái)存在的一系列問題。得

5、益于電子技術(shù)的發(fā)展，使得試驗(yàn)設(shè)備能夠廣泛的使用各類的電子元件，這就給測試設(shè)備的檢測和控制帶來極大的方便。示波器式示功試驗(yàn)臺(tái)就是機(jī)械式示功試驗(yàn)臺(tái)的電子化改進(jìn)。該試驗(yàn)臺(tái)與機(jī)械式試驗(yàn)臺(tái)有著相同的激振部分，但是該試驗(yàn)臺(tái)的測試精度要比機(jī)械式高很多，因?yàn)槠浔苊饬撕艽笠徊糠值南到y(tǒng)誤差和測量誤差，操作也更加簡便，測試效率得到了顯著的提高。但是由于其本身特性又有著無法避免的缺陷：測試結(jié)果不易保存下來，圖像顯示時(shí)間很短，不能形成供分析和研究的可讀性文件。這就導(dǎo)致了該試驗(yàn)臺(tái)的使用有很大的局限性，是適用于生產(chǎn)過程而不能對(duì)減振器進(jìn)行分析和研究方面的測試，因此該設(shè)備只是一種過渡性的減振器試驗(yàn)設(shè)備8-11。隨著汽車減振器性

6、能要求的不斷提高，測試技術(shù)的發(fā)展對(duì)減振器的測試要求也不斷提高，減振器性能測試結(jié)果準(zhǔn)確性要求也越來越高12。基于LabVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺(tái)可以完成不同種類減振器的示功特性、速度特性等的檢測。該試驗(yàn)臺(tái)是由微型計(jì)算機(jī)通過微機(jī)測控系統(tǒng)將測試現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量和脈沖量由放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，測試結(jié)果將在可視信息設(shè)備中顯示出來。數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理，得到的結(jié)果再通過相應(yīng)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，這就意味著該試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)理想的閉環(huán)控制。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，新的測控理論和測控方法不斷出現(xiàn)和成熟，測控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為中心，以網(wǎng)絡(luò)為

7、核心的特征日益明顯13。20 世紀(jì)80 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，就出現(xiàn)了插在PC 計(jì)算機(jī)里的數(shù)據(jù)采集卡，負(fù)責(zé)采集一些簡單的數(shù)據(jù)，而把數(shù)據(jù)的處理工作通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，這就是虛擬儀器技術(shù)的雛形。虛擬儀器的出現(xiàn)，給測控系統(tǒng)帶來了革命性的沖擊，對(duì)測試?yán)碚摵蜏y控方法等很多方面都產(chǎn)生了重大影響。虛擬儀器化和網(wǎng)絡(luò)化是測控系統(tǒng)發(fā)展的兩大趨勢14。如今，網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國防等諸領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。基于LabVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺(tái)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。該試驗(yàn)臺(tái)的硬件系統(tǒng)主要是由傳統(tǒng)的激振系統(tǒng)、各類傳感器、轉(zhuǎn)換器和微型計(jì)算機(jī)及外設(shè)組成。工作過程為激振系統(tǒng)

8、產(chǎn)生激振源，推動(dòng)減振器動(dòng)作，此時(shí)力傳感器和速度傳感器將采集的信號(hào)分別通過信號(hào)放大器和信號(hào)變送器的轉(zhuǎn)換放大，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量數(shù)據(jù)傳送到微型計(jì)算機(jī)在顯示器顯示出來并通過打印機(jī)打印。與此同時(shí)所采集的信號(hào)將與控制信號(hào)比較，偏差只通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量通過功率放大器傳遞給模擬控制器，控制器將對(duì)激振系統(tǒng)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)以適應(yīng)控制曲線。從對(duì)該試驗(yàn)臺(tái)工作原理的描述可以看出其工作過程是閉環(huán)控制，人為干預(yù)大大減少，從而測量精度會(huì)有很大提高?；贚abVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺(tái)的工作主要是依靠功能齊全的軟件系統(tǒng)來控制。軟件是虛擬儀器的主體。目前，國內(nèi)外開發(fā)虛擬儀器軟件平臺(tái)主要有以下類型。國外是

9、以美國國家儀器公司（NI 公司）為代表的LabVIEW 平臺(tái)，除此還有其他廠商的軟件如NI 的LabWindows/CVI，惠普公司的VEE 和TIG等。LabVIEW 以它獨(dú)特的圖形化編程界面而著名，有大量的用戶，在國際上虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢地位。國內(nèi)是以東方振動(dòng)與噪聲研究所（COINV）的DASP 虛擬儀器平臺(tái)系統(tǒng)為先河2。為了能夠?qū)崿F(xiàn)控制步驟的有序進(jìn)行，控制系統(tǒng)采用人機(jī)交互的方式。測試軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的在線檢測的作用，還能記錄測試結(jié)果以備減振器性能的研究之用。對(duì)測試軟件的要求是在滿足測試精度的情況下盡可能縮短程序執(zhí)行時(shí)間以增加工作效率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特性，軟件的執(zhí)行采用了模塊化方式，

10、由一個(gè)測試主程序和多個(gè)標(biāo)定子程序組成。模塊化了的軟件程序使得該試驗(yàn)臺(tái)能夠滿足工作要求。把虛擬儀器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于減振器性能測試還是個(gè)全新的研究課題15。3課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法、研究難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)3.1研究內(nèi)容通過對(duì)軟件和硬件的研究，設(shè)計(jì)一個(gè)基于LabVIEW的減振器性能測試平臺(tái)，來得到力位移曲線和力速度曲線。基于LabVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺(tái)可以完成不同種類減振器的示功特性、速度特性等的檢測。該試驗(yàn)臺(tái)是由微型計(jì)算機(jī)通過微機(jī)測控系統(tǒng)將測試現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量和脈沖量由放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，測試結(jié)果將在可視信息設(shè)備中顯示出來。3.2研究方法3.

11、2.1硬件設(shè)計(jì)傳感器的選用原則16：1、具有合適的量程；2、靈敏度高；3、分辨力大；4、誤差??；5、重復(fù)性好；6、線性度優(yōu)；7、有較高的過載能力；8、響應(yīng)時(shí)間短；9、可靠性好。傳感器的選用：參照傳感器的選用原則和本課題的研究內(nèi)容，選擇力傳感器來測量阻尼力的變化量, 用位移傳感器來測量位移的變化量，最后均轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的變化。3.2.2軟件設(shè)計(jì)軟件功能上主要包括控制和測試兩大功能模塊17。其中控制部分通過人機(jī)交換，完成包含啟動(dòng)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集、曲線繪制、信號(hào)處理、退出系統(tǒng)等功能模塊；測試模塊包含數(shù)據(jù)預(yù)處理、分析、記錄、存儲(chǔ)等。本系統(tǒng)軟件全部由LabVIEW 完成。減振器性能測試軟件控制測試數(shù)據(jù)預(yù)處

12、理數(shù)據(jù)分析記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集啟動(dòng)運(yùn)行曲線繪制信號(hào)處理退出系統(tǒng)3.3研究難點(diǎn)(1)提高系統(tǒng)測試精度，研究相關(guān)測試系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，盡量減少環(huán)節(jié)間的累積誤差,提高測試精度。(2)研究提高系統(tǒng)效率和工作性能，優(yōu)化選擇元器件，使系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到最佳匹配。(3)研究控制系統(tǒng)的性能要求，增加控制系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際模型進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)辨識(shí)，獲取并了解系統(tǒng)特性，通過控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償和參數(shù)優(yōu)化18。3.4預(yù)期達(dá)到目標(biāo)通過LabVIEW軟件設(shè)計(jì)和相應(yīng)的傳感器測量設(shè)計(jì)出減振器性能測試的平臺(tái)，最終能夠得到減振器的力位移曲線和力速度曲線。4研究工作詳細(xì)進(jìn)度和安排2014.10.25-2015.1.9：查閱資料，

13、制定相關(guān)的設(shè)計(jì)方案，完成并提交外文翻譯、文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告。2015.1.10-2015.3.27：完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫，完成畢業(yè)論文初稿。2015.3.28-2015.5.14：完成并提交畢業(yè)論文。5參考文獻(xiàn)1曲承童,姜濤.減震器測試臺(tái)兩種不同機(jī)械加振方式的討論J.長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2013,36(3):92-94.2王文燕.基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)的減震器測試及其網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的研究D.江蘇:江蘇科技大學(xué),2007.3鄭利民,王天利,王磊,于洋.基于虛擬儀器的雙工位減振器性能測試系統(tǒng)J.液壓與氣動(dòng),2012(2):53-56.4王笛,張冰蔚.基于LabVIE

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