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基于LABVIEW的汽车操纵稳定性测试系统的研制

作　者: 熊庆
导　师: 徐延海
学　校: 西华大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车操纵稳定性测试系统 GPS AHRS LABVIEW
分类号: U467
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

现在,汽车已经成为了人们工作生活中不可缺少的一种交通工具。随着汽车工业的发展和车辆的普及,人们越来越关注汽车的各项性能。汽车性能测试也受到了普遍重视,它可以为产品设计的正确性、结构的合理性、部件的可靠性和性能的优越性提供依据。目前,汽车性能测试的方法主要有以下三种,即计算机仿真、室内试验和道路试验。计算机仿真是采用计算机软件来模拟和分析汽车的运动性能。它方便、经济、节约时间,但由于建模的困难以及与实际状况的差别,因此误差难以控制;室内试验主要在转鼓试验台上进行,它可以避免外界风、道路坡度的影响,但其功能有限,不能进行操纵稳定性方面的测试;道路试验通常在标准的试验场上进行,它是汽车设计过程中必不可少的环节。它能够较真实地反映汽车的各项性能,但相对来说更加耗时。随着试验方法和设备的不断完善,汽车道路试验已成为保证汽车产品质量,提高产品性能的重要手段。随着汽车速度的提高,人们对汽车安全性的要求也越来越高。这对汽车特性以及性能的分析提出了新的要求,在汽车性能测试方面,特别是反映汽车关键性能的操纵稳定性就非常的重要,因此对汽车操纵稳定性测试的方法和手段也越来越受到人们的重视。本测试系统研制的主要目的就是在现有的测试设备和条件下,研制一套能快速方便的实现汽车操纵稳定性的道路测试系统。该系统在硬件上主要依赖GPS、AHRS以及转向力角测试仪的相互结合;在软件上,则依靠作为虚拟仪器软件开发工具的LABVIEW平台。在研究过程中,首先对使用的测试设备,如GPS、AHRS及转向力角测试仪的特性进行了大量的研究和分析,特别是数据的格式以及数据的转换等方面。在此基础上,利用LABVIEW软件平台,将GPS、AHRS及转向力角测试仪的特点相结合,研制了基于LABVIEW的汽车操纵稳定性测试系统。该系统能按照汽车操纵稳定性道路试验相关国家标准的要求完成汽车稳态回转试验(GB/T 6323.6—94)、汽车转向盘转角阶跃输入试验(GB/T 6323.2—94)、汽车转向轻便性试验(GB/T 6323.5—94)以及汽车蛇行试验(GB/T 6323.1—94)。该测试系统操作简便,界面美观。从试验结果看,测试过程中能得到汽车的行驶轨迹、位移、速度和姿态角、角速度、加速度等性能参数并以数据和曲线两种方式显示,这将直观形象地展示汽车操纵稳定性能测试过程中的各个运动参数。为了比较测试结果的可靠性,利用开发的系统与由非接触式速度传感器(GDS-Ⅱ)组成的商用汽车道路性能测试系统测得的车速进行了对比,结果表明两者基本吻合。道路的实车验证也表明本系统基本达到了进行汽车操纵稳定性测试的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-13
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  11
  1.3 研究目的和意义  11-12
  1.4 本课题的主要研究内容  12
  1.5 本章小结  12-13
2 GPS 系统原理及其应用  13-23
  2.1 引言  13
  2.2 GPS 系统的构成  13-14
  2.3 GPS 系统定位原理  14-17
  2.4 GPS 测量中的坐标系统及其变换  17-22
    2.4.1 常用坐标系统  17-19
    2.4.2 不同坐标系之间的变换  19-22
  2.5 本章小结  22-23
3 测试系统的硬件组成  23-36
  3.1 引言  23
  3.2 移动站GPS 子系统  23-26
    3.2.1 简介  23-25
    3.2.2 技术指标  25-26
    3.2.3 使用安装  26
  3.3 姿态航向参考系统AHRS  26-28
    3.3.1 简介  26-27
    3.3.2 技术指标  27-28
    3.3.3 使用安装  28
  3.4 AM-2012 转向力角测试仪  28-30
    3.4.1 简介  28-29
    3.4.2 技术指标  29
    3.4.3 使用安装  29-30
  3.5 其他硬件  30-35
    3.5.1 非接触式速度传感器（GDS-Ⅱ）  30-31
    3.5.2 NI-USB6215 数据采集卡  31-33
    3.5.3 AM-2010 机动车制动踏板力计  33-34
    3.5.4 CXL02LF3 三轴式加速度传感器  34-35
  3.6 本章小结  35-36
4 测试系统的软件设计  36-50
  4.1 引言  36
  4.2 虚拟仪器技术  36-41
    4.2.1 虚拟仪器的概念  37
    4.2.2 虚拟仪器的特点  37-38
    4.2.3 虚拟仪器硬件组成  38
    4.2.4 虚拟仪器软件结构  38-39
    4.2.5 虚拟仪器编程软件LABVIEW  39
    4.2.6 软件流程设计  39-41
  4.3 串口通讯技术  41-44
    4.3.1 串口的结构  41-42
    4.3.2 串口的配置  42-44
  4.4 GPS 的数据处理  44-45
  4.5 AHRS 的数据处理  45-47
  4.6 AM-2012 转向力角测试仪的数据处理  47-48
  4.7 各传感器测试数据同步采集  48-49
  4.8 本章小结  49-50
5 测试系统的实车验证  50-70
  5.1 引言  50
  5.2 测试系统中GPS 的验证  50-55
    5.2.1 起步连续换档加速性能试验  50-53
    5.2.2 蛇形试验  53-55
  5.3 操纵稳定性实车试验  55-65
    5.3.1 稳态回转试验  55-59
    5.3.2 转向盘转角阶跃输入试验  59-61
    5.3.3 转向轻便性试验  61-64
    5.3.4 蛇形试验  64-65
  5.4 其它测试系统的实车验证  65-69
    5.4.1 汽车平顺性随机输人行驶试验  65-67
    5.4.2 汽车制动性能试验  67-69
  5.5 本章小结  69-70
6 总结与展望  70-72
  6.1 总结  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  74-75
致谢  75-76

基于LABVIEW的汽车操纵稳定性测试系统的研制

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