虛擬儀器在汽車滑行試驗的應(yīng)用研究

張更娥，蔣正忠，陸海

（1.南寧學(xué)院，廣西 南寧 530200；2. 廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

虛擬儀器在汽車滑行試驗的應(yīng)用研究

張更娥1，蔣正忠2，陸海1

（1.南寧學(xué)院，廣西 南寧 530200；2. 廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車滑行試驗是進行汽車相關(guān)性能試驗的前提試驗，試驗數(shù)據(jù)的精確與否直接影響到車輛相關(guān)性能的評價，為了對滑行試驗數(shù)據(jù)進行精確的記錄并存儲，本文將虛擬儀器應(yīng)用到試驗當(dāng)中，設(shè)計一套試驗測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有簡單、有效、易于操作和實施的特點。

滑行試驗；虛擬儀器 ；測試系統(tǒng)

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-53-03

前言

隨著汽車保有量的上升，汽車的安全性、動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性越來越受到人們的關(guān)注，在汽車的行駛過程中，汽車所受到的滾動阻力Ff、慣性阻力Fi、空氣阻力Fw、坡道阻力Fj對于汽車整車性能的影響至關(guān)重要，所以我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須對車輛進行汽車滑行試驗，并制訂了G B /T 1253 6一90汽車滑行試驗方法，在用汽車按照國標(biāo)進行相關(guān)試驗，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過運算處理得出車輛的空氣阻力系數(shù)、滾動阻力系數(shù)等相關(guān)目標(biāo)系數(shù)，來進行汽車產(chǎn)品開發(fā)及國標(biāo)規(guī)定的其他試驗檢測。為了精確檢測相關(guān)的試驗參數(shù)，本文分析了國標(biāo)關(guān)于滑行試驗的相關(guān)要求，利用虛擬儀器設(shè)計了一套測試系統(tǒng)，可以快速、精確的檢測車輛的行駛速度及滑行距離，并進行相關(guān)的非線性二次方程擬合，得出車輛的目標(biāo)系數(shù)，降低試驗成本，提高試驗精度。

1、滑行試驗方法分析

1.1 試驗條件

G B /T 1253 6一90汽車滑行試驗方法規(guī)定，試驗車輛的裝載質(zhì)量、輪胎氣壓、燃料、潤滑油、制動液均應(yīng)符合該車的技術(shù)條件要求或現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。試驗應(yīng)在無雨、無霧且風(fēng)速不大于3m/s的氣候條件下進行，試驗過程中應(yīng)關(guān)閉門窗。

1.2 試驗方法

試驗所選用路段長約1000m，當(dāng)汽車進入滑行區(qū)段時，車速應(yīng)大于50km/h，駕駛員空擋滑行，使車輛減速滑行，用五輪儀記錄數(shù)據(jù)，直至車輛完全停止，試驗應(yīng)至少往返各滑行一次。

1.3 數(shù)據(jù)校正方法

按公式1計算出，v0=50km/h的滑行距離。

式中：a——計算系數(shù)，1/s2;

s——初速度為50km/h時的滑行距離，m ；

b—常數(shù)，m/ s2(b=0.2；當(dāng)車重≦40000N且滑行距離≦600m時，b=0.3)。

2、虛擬儀器在道路滑行試驗的應(yīng)用

虛擬儀器應(yīng)用在道路滑行試驗中，使試驗設(shè)備具有高度的系統(tǒng)性、集成性、模塊性及靈活性，在道路滑行試驗中，利用虛擬儀器設(shè)計了一套測試系統(tǒng)，主要由傳感器、計算機、數(shù)據(jù)采集卡及一些輔助設(shè)備構(gòu)成。傳感器負(fù)責(zé)采集車速信號，以電壓的形式傳遞給數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡進行濾波、放大后輸送給測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)對其進行整理、運算、處理、輸出，并以EXCEL的形式存儲，可直接進行二次回歸方程的擬合，得出相應(yīng)的車輛目標(biāo)系數(shù)。系統(tǒng)工作流程見圖1。

2.1 DRS-3多普勒雷達測速傳感器

DRS-3 多普勒雷達測速傳感器，能精確測量各種車輛的滑行距離和運動速度，與參數(shù)設(shè)置見表1所示。五輪儀相比，DRS-3多普勒雷達測速傳感器的測試精度更高。

表1 DRS-3 多普勒雷達測速傳感器參數(shù)設(shè)置

2.2 NI USB-6216 DAQ數(shù)據(jù)采集卡

NI USB-6216數(shù)據(jù)采集卡為NI-USB M系列多功能數(shù)據(jù)采集(DAQ)模塊，具體的參數(shù)見表3-1，結(jié)構(gòu)見圖3-4所示。能精確的向ECU輸送采集到的數(shù)據(jù)。

表2 數(shù)據(jù)采集卡參數(shù)

2.3 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

該測試系統(tǒng)的設(shè)計包括前面板及程序框圖的設(shè)計，前面板主要用來顯示各種波形、數(shù)據(jù)，安放各種功能控制按鈕。

如圖4所示。

程序框圖包括參數(shù)初始化模塊、數(shù)據(jù)采集及存儲模塊、顯示模塊等各種程序模塊。

（1）參數(shù)初始化模塊

參數(shù)初始化模塊，是用來對相關(guān)的參數(shù)進行初始化設(shè)置的，包括斜率、截距、開始測量的時速、停止測量標(biāo)志、允許輸入及輸出的最大最小電壓值、時速和路程測量通道的設(shè)置、速度采集間隔等，參數(shù)初始化設(shè)置直接影響到后續(xù)測量結(jié)果的精確度。

（2）數(shù)據(jù)采集及存儲模塊 脈沖讀取、行駛路程轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)存儲模塊

該模塊主要是通過數(shù)據(jù)采集卡對相關(guān)的物理參數(shù)進行脈沖讀取，并利用相關(guān)的VI子程序?qū)Σ杉赖聰?shù)據(jù)進行運算及處理，以表格的形式進行存儲，用戶在試驗完成后，利用EXCEL表格的二次回歸方程擬合功能對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行擬合，得出車輛目標(biāo)系數(shù)。

（3）顯示模塊

顯示模塊的作用是把車輛的實時車速及實測滑行距離以數(shù)字及波形的形式顯示在前面板上，使用戶可以隨時觀察車輛的運行狀態(tài)，及時判斷試驗數(shù)據(jù)是否適用。

3、試驗結(jié)果分析

做好相關(guān)試驗準(zhǔn)備，按照G B /T 1253 6一90進行滑行試驗，按公式1、式2將試驗數(shù)據(jù)進行計算、處理，記錄入表3中。

表3 試驗數(shù)據(jù)

利用matlab軟件或者直接利用EXCEL表格的非線性二次回歸方程擬合功能，擬合出關(guān)于速度和加速度的二次回歸方程，得出車輛道路阻力系數(shù)A=7.40,B=0,C=0.05020。

4、結(jié)論

將虛擬儀器應(yīng)用在汽車滑行試驗中，可以提高試驗的測試精度，滿足國家相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)于各種車型，實現(xiàn)滑行試驗數(shù)據(jù)的記錄并存儲。

[1] G B /T 1253 6一90汽車滑行試驗方法.

[2] 韓宗奇. 用滑行試驗法測定汽車空氣阻力系數(shù)研究.汽車技術(shù)，2001（5）.

[3] DRS-3 多普勒雷達測速傳感器說明書.

[4] 吳倩.一種新型汽車綜合道路試驗系統(tǒng).中國科技信息,2014 (2).

[5] National Instrument Corporation. DAQ Quick Start Guide[M]. July2004 Edition.

[6] 趙相君,等. 汽車滑行試驗及阻力系數(shù)測定.汽車實用技術(shù), 2013(3).

The Application of Virtual Instrument in Automobile Coasting Test Research

Zhang Genge1, Ju Chengwei2, Lu Hai1
(1.Nanning University, Guangxi Nanning 530200；2. Guangxi liugong machinery Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545007)

Automobile coasting test is the premise of automobile performance test，test data of accurate or not will directly affect the vehicle performance evaluation. In order to record test data and storage, In this paper, the virtual instrument will applicate to test, design a set of test system, the system has the characteristics of simple and effective is easy to operation and implementation.

Sliding Test; Virtual Instrument; Test System

U467.1

A

1671-7988(2015)01-53-03

張更娥，講師，就職于南寧學(xué)院，研究方向汽車運用技術(shù)。

南寧學(xué)院科研項目。