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基于.Net平台架构的轮胎动平衡检测系统的研发与优化设计

作　者: 晏志文
导　师: 冯显英
学　校: 山东大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轮胎动平衡频谱分析 .Net
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

轮胎作为支撑全部车身并且直接与地面接触的关键部件,直接关系到驾驶的安全性、舒适度、以及汽车寿命。轮胎的动不平衡特性是衡量轮胎质量的重要指标,其影响随着汽车行驶速度的提高而成指数级增长,因此轮胎质量检验中必须进行动平衡测量。轮胎动平衡检测机是实现轮胎动平衡检测的关键设备,其中的技术涉及多领域、多学科,是一种全自动、高精度的检测设备。早期国外在该领域一直对我国保持垄断,近几年国内部分科研单位已经自主研发出相应设备,但设备在精度方面,响应速度方面,计算原理以及操作流程等方面仍可以进一步挖掘。在企业信息化程度要求日益提高的今天,如何将检测结果与企业信息管理系统对接,通过基于B/S架构的软件对企业提供Web服务,对提高企业效率,指导生产决策具有重要意义。本文依托实际项目研发的轮胎动平衡检测机采用了上位机与下位机协同的控制方式,使用微软.Net平台作为上位机开发的解决方案,主要工作内容包括：在系统的动力学分析方面建立了轮胎-轮辋-主轴系动力学模型,推导动力学方程。运用影响系数法对系统进行标定,简化计算流程、提高计算精度,确定了无胎标定和无胎偏心补偿的标定方式,推导了整个系统的解算模型。在数字信号处理方面推导了利用窗函数设计法设计FIR滤波器的公式,并根据各种窗函数的频谱比较选取旁瓣较小的布莱克曼窗进行滤波器的设计。利用DFT和蝶形FFT的频谱分析方法在频域内实现传感器信号的幅值相位的提取,并对产生泄露的频谱进行频域加窗插值进行修正。通过分析信号频谱,确定了时域分析的可行性,推导了三参数最小二乘正弦拟合的公式,通过时域与频域结果的比较验证了这种分析方法的正确性。在上位机软件系统的实现方面利用.Net平台的C#语言给出了托管平台下PCI数据采集的方法,给出了与PLC进行基于以太网通讯的实现方式,并完成了对现场信号监控的Web实现。为了获得更加友好的人机交互和快速的系统响应,深入研究了.Net平台下的多线程与并行编程并给出了实现。轮胎动平衡检测设备作为轮胎质量检测的重要设备无论对于轮胎生产企业还是终端用户均具有重要价值,且其中涉及的通用算法具有广泛的适用性,上位机与下位机的系统模型及解决方案不仅能够应用在轮胎动平衡检测,而且能够普遍应用于其它领域和设备,因此本文的研究具有重要的理论价值和现实意义。

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-19
  1.1 轮胎动平衡的概念  13-14
  1.2 轮胎动平衡研究的历史和现状  14-16
    1.2.1 动平衡机的发展历史  14-15
    1.2.2 轮胎动平衡机的发展现状  15-16
  1.3 轮胎动平衡研究的意义与目的  16-17
  1.4 本论文研究的主要内容  17-19
第2章轮胎平衡动力学模型与解算模型  19-31
  2.1 轮胎动平衡检测机的动力学建模  19-24
  2.2 动平衡测试的解算模型  24-30
    2.2.1 动平衡测试标定原理  24-27
    2.2.2 动平衡测试系统偏心补偿过程  27-29
    2.2.3 静不平衡量和偶不平衡量  29-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章动平衡检测中的数字信号处理  31-57
  3.1 数字滤波及滤波器设计  31-44
    3.1.1 FIR滤波器与IIR滤波器及滤波原理  32-34
    3.1.2 FIR滤波器的设计流程  34-36
    3.1.3 窗函数的选择与FIR滤波器的设计  36-43
    3.1.4 FIR滤波器的计算机辅助设计  43-44
  3.2 采样信号的频谱分析  44-56
    3.2.1 离散傅里叶变换及FFT快速算法  44-50
    3.2.2 频谱泄露及抑制方法  50-54
    3.2.3 幅值相位提取的时域方法  54-56
  3.3 本章小结  56-57
第4章基于.Net平台的上位机软件开发  57-79
  4.1 托管平台的PCI数据采集  59-67
  4.2 与PLC基于以太网的通信  67-74
    4.2.1 三菱PLC通信数据格式  68-69
    4.2.2 以太网通信的.Net平台实现  69-72
    4.2.3 基于Asp.Net技术的Web实现  72-74
  4.3 .Net平台下的多线程与并行编程  74-78
    4.3.1 .Net平台的多线程实现  74-76
    4.3.2 .Net平台的并行编程实现  76-78
  4.4 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  85-87
致谢  87-88
学位论文评阅及答辩情况表  88

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