电动汽车电机系统原理与测试技术12车用电机系统的现代试验测试技术

1、电动汽车 电机系统原理与测试技术,车用电机系统的现代试验测试技术,2019/4/10,目录,多通道数字信号测试技术 智能仪表 接口技术及现场总线发展简介 PLC及其在电机测试中的应用 自动测试技术 硬件在环仿真试验技术 虚拟仪器技术,2019/4/10,与单片DSP构成的时分多通道模式,多通道数字信号测试技术,2019/4/10,与多片DSP构成的时分多通道模式,多通道数字信号测试技术,2019/4/10,多片A/D与单片DSP构成的时分多通道模式,多通道数字信号测试技术,2019/4/10,多片A/D与多片DSP构成的时分多通道模式,多通道数字信号测试技术,2019/4/10,定义 智能仪表是指仪表中配有微控制器，使其具有对数据、命令等进行存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能。 组成 由硬件和软件两大部分组成,智能仪表,2019/4/10,功能特点 1、操作自动化 2、具有自校准和自诊断功能 3、具有数据处理功能 4、具有友好的人机对话功能 5、具有可程控操作能力,智能仪表,2019/4/10,常用智能仪表 带微处理器的数字电压表,智能仪表,2019/4/10,常用智能仪表 数字存

2、储示波器,智能仪表,2019/4/10,接口技术 串行接口 RS-232、RS-422、RS485 并行接口 IEEE1284 总线接口 GPIB (General Purpose Interface Bus),接口技术及现场总线发展简介,2019/4/10,通用接口总线GPIB 是一种国际通用的可编程仪器的数字接口标准，是专为仪器控制应用而设计的，在测控系统中被广泛使用。 GPIB是高速率8位并行接口，传输速率达1Mbyte/s。,接口技术及现场总线发展简介,2019/4/10,总线技术发展简介 1、模拟仪表控制系统(ACS，Analog Control System) 2、直接数字控制(DDC，Direct Digital Control)系统 3、集散控制系统(DCS，Distribuled Control System) 4、现场总线控制系统(FCS，Fieldbus Control System),接口技术及现场总线发展简介,2019/4/10,总线技术发展简介 直接数字控制(DDC，Direct Digital Control)系统,接口技术及现场总线发展简介,2019/4

3、/10,总线技术发展简介 集散控制系统(DCS，Distribuled Control System),接口技术及现场总线发展简介,2019/4/10,总线技术发展简介 现场总线控制系统(FCS，Fieldbus Control System),接口技术及现场总线发展简介,2019/4/10,PLC概述 PLC （Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器 结构：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、IO口、编程器、通信接口及其他部件 特点：可靠性高、适应性强、编程方便、安装和调试方便等,PLC及其在电机测试中的应用,PLC工作原理 PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描方式 工作过程主要分为三部分： 上电过程：系统初始化 扫描过程：输入采样-程序执行-输出刷新 出错处理：自诊断检测,PLC及其在电机测试中的应用,2019/4/10,PLC在电机测试中的应用 在电机测试中采用PLC不但具有微机测试的特点，而且由于PLC自身具有良好的电磁兼容性、可靠性和组合方便等特点，为电机测试和监控带来了极大的方便。,PLC及其在电机测试中的应用,2019/4/10

4、,PLC在电机测试中的应用,PLC及其在电机测试中的应用,图示为一个三相感应电动机PLC综合测试系统,2019/4/10,PLC在电机测试中的应用,PLC及其在电机测试中的应用,图示为三相感应电动机PLC综合测试系统的软件框图,2019/4/10,自动测试系统硬件拓扑结构,自动测试技术,图示为一种电机自动测试系统硬件拓扑结构 主要由三部分组成： 1、信号来源、 2、信号测量、 3、信号采集和分析。,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,需要处理的两种数据：模拟量、数字量。 数据采集系统是指把连续变化的模拟量信号变换成计算机能够识 别的数字量信号的信号处理系统。 主要包括：采样保持器S/ H、模拟多路开关和A/D转换器等。,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,数据采集系统的一般构成：,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,共享S/H和A/D式数据采集系统：,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,采样保持器： 1、使模拟量采集过程中保持不变。 2、可将多个模拟量在同一时刻保持，实现采集

5、的同时性。,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,模拟开关电路： A/D转换器和计算机在同一时间内只能转换和处理一个数据，对多路通道的数据采集必须进行分时控制，这个工作由模拟多路开关来完成。,2019/4/10,自动测试系统中的数据采集系统,自动测试技术,A/D转换器： 完成从模拟量到数字量转换的器件称为A/D转换器。 主要工作类型：逐次逼近型、双积分型 对于电机自动测试系统，一般16路模拟开关和12位A/D转换器就可以满足数据采集的需要，而且留有了一定的扩展空间。,2019/4/10,电机运行状态与自动控制,自动测试技术,电机测试时，需要不断对电机的运行状态进行调节，对于电机自动测试系统，这种运行状态的调节应能实现自动控制，一般情况下，是通过台架CAN总线结构实现的，CAN总线主要用来完成台架控制器与电池模拟器、被测电机系统、测功机系统及其它台架设备之间的通讯和指令发送，可以调节试验台架各设备的工作状态，也可以对部分参数进行数据采集。,2019/4/10,计算机控制输出通道,自动测试技术,台架试验过程中，计算机控制输出通道可分为： 模拟量输出通道 开关量输出

6、通道 CAN总线连接通道,2019/4/10,电机自动测试系统软件,自动测试技术,以三相感应电动机自动测试系统的负载试验为例， 图示为试验主程序流程图。 主要由三个步骤组成： 1、试验准备 2、开始试验 3、负载调节、数据采样及数据处理,2019/4/10,电机自动测试系统软件,自动测试技术,2019/4/10,电机自动测试系统软件,自动测试技术,模拟量采集子程序、 曲线拟合子程序、 及负反馈闭环控制 子程序流程图,2019/4/10,硬件在环仿真概述 硬件在环仿真（Hardware-in-the-loop Simulation, HILs）是指将部分实际被控对象或系统部件用高速运行的实时仿真模型代替，而实物与系统实时仿真模型连接成为一体，通过仿真试验对实物系统的控制策略、控制功能及可靠性等进行测试和评估。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真概述 硬件在环仿真系统主要由三部分组成，包括系统实时仿真模型、高速接口模块和PC 机监控系统。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真概述 硬件系统特点： 1、高速运算能力，以满足实时性或严格的时间要求; 2、高

7、速而适应面广的I/ O接口，以适应硬件及传感器、执行器更新换代； 3、体积小、轻便，适于在不同的实验室及随车使用; 4、扩展性好，以满足系统复杂性不断提高的要求。 软件系统的特点： 模型编程过程简单，灵活而友好的人机交互能力，以及强大的数据记录及后处理能力。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真概述 第一种形式：由开发人员通过购买商品化的处理器模板组成多处理器系统，专用接口模板自主设计。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真概述 第二种形式： ADI专门为实时动态仿真设计的ADRTS 计算机系统，它由高速计算发动机和高速I/O系统组成，典型结构如图。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真概述 第三种形式：dSPACE公司生产的面向实时仿真和高速I/O处理的硬件系统，其典型结构如图。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真的关键技术 1、硬件构成技术： 硬件在环仿真系统中的硬件构成主要包括系统实时仿真模型的硬件载体，接口系统硬件和监控系统硬件，这些硬件系统的选择直接关系到硬件在环仿真系统的有效性和实时性。,硬件在环仿真

8、试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真的关键技术 2、仿真建模技术： 仿真建模在硬件在环仿真系统的开发中是一项特别重要的工作， 由于仿真模型反映原型系统的时变特性，所以必须保证仿真模型 的有效性和实时性。 仿真建模应该注意以下问题： （1）为系统仿真模型应具备较好的通用性。 （2）通过适当的假设和简化使仿真模型简单化。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,硬件在环仿真的关键技术 3、软件控制技术： 从早期的经典控制到现代的智能控制，各种控制理论 在硬件在环仿真系统的开发中得到了广泛应用，目前 最常采用的控制方法是经典PID控制。,硬件在环仿真试验技术,2019/4/10,常用硬件在环仿真系统简介,硬件在环仿真试验技术,LabCar系统由德国ETAS公司开发的汽车电子控制单元硬件在环实时仿真测试系统，它由软件监控部分、硬件设备部分和信号接口三个主要部分组成。,2019/4/10,常用硬件在环仿真系统简介,硬件在环仿真试验技术,LabVIEW RT系统通过在LabVIEW开发环境中增加实时性RT模块，将开发完成的程序下载到一些指定的硬件环境中(称为目标环境)，在目标环境中运行实时

9、操作系统。,2019/4/10,常用硬件在环仿真系统简介,硬件在环仿真试验技术,Matlab-xPC是MarhWorks公司提供的一个基于RTW体系框架的产品，可将PC机转变为一个实时系统。,2019/4/10,常用硬件在环仿真系统简介,硬件在环仿真试验技术,dSpace系统是dSPACE公司生产的面向实时仿真和高速I/O处理的硬件系统。dSPACE系统是一套基于MATLAB/Simulink的开发及测试平台，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接。dSPACE实时系统拥有高速计算能力的硬件系统(包括处理器、I/O等)及方便易用的实时代码生成/下载和实验/调试的软件环境，它在设计上采用了标准化的板卡结构，提高了系统的通用型和可扩展性。同时，它借助于先进的数学工具软件和强大的运算能力，开发和维护也较为方便。,2019/4/10,虚拟仪器定义 虚拟仪器是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达检测结果；由I/0接口设备完成信号的采集、测量与控制；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。,虚拟仪器技术,2019/4/10,虚拟仪器的特点 1、在硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能； 2、仪器的功能是用户根据需要来定义的； 3、软件是关键，仪器的改进和功能扩展只需要进行相关软件的设计更新，而不需要购买新的仪器； 4、价格低廉，可重复利用，研制周期较传统仪器大为缩短； 5、虚拟仪器开放、灵活，可与计算机同步发展，可以很容易地实现与网络及其它周边设备的互连；,虚拟仪器技术,2019/4/10,虚拟仪器的构成方式 通过选用若干基本测试和控制模块组成一个通用仪器硬件平台，通过编制软件来扩展组成各种功能的仪器或者系统。,虚拟仪器技术,2019/4/10,虚拟仪器的软件结构 1、应用程序：包含实现虚拟面板功能的前面板软件程序，以及定义测试功能的流程图软件程序. 2、I/O接口仪器驱动程序：完成特定外部硬件设备的扩展和驱动与通信。目前的虚拟仪器软件开发工具主要包括文本式编程语言（如Visual C+, Visual Basic, LabWindows/CVI等）和图形化编程语言（如LabVIEW, HPVEE等）。无论哪种虚拟仪器系统，都是通过应用软件将仪器硬件与通用计

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