面向方程式賽車(chē)的高性能電子設備

現場(chǎng)監測
實(shí)時(shí)監測數據的能力高低對于能否在產(chǎn)生嚴重后果之前就發(fā)現問(wèn)題非常重要。在測試過(guò)程中，該團隊可以在不停止車(chē)輛的情況下檢查引擎是否處于恒定的溫度。當團隊能夠做好在車(chē)輛仍在行駛過(guò)程中改變懸掛的準備，測試會(huì )話(huà)會(huì )更加富有成效，這意味著(zhù)駕駛人員可以獲得更多掌控方面的實(shí)踐。

給駕駛人員提供即時(shí)反饋也是一種改進(jìn)其駕駛風(fēng)格的有效方式。一名優(yōu)秀的賽車(chē)手必須始終掌控其車(chē)輛，恰好在牽引力的極限之內。通過(guò)在駕駛過(guò)程中觀(guān)察油門(mén)位置、剎車(chē)壓力和方向盤(pán)角度數據，一名駕駛人員獲知其技術(shù)中需要改進(jìn)的方面。

車(chē)輛動(dòng)力學(xué)
利用線(xiàn)性和選擇電位計，可以以可量化的方式觀(guān)測車(chē)輛的重量轉移特性。通過(guò)測量懸掛與轉向角度，我們可以觀(guān)測到車(chē)輛在拐彎處如何傾斜。然后，可以調節減震器以最大限度減少滑行和增加抓地力。

在駕駛一輛賽車(chē)時(shí)，觀(guān)察四只車(chē)輪的狀況至關(guān)重要。我們利用一個(gè)安裝于右上方的霍爾傳感器測量每只車(chē)輪的速率。當車(chē)輪轉動(dòng)時(shí)，這些傳感器被置于制動(dòng)盤(pán)后面的一個(gè)專(zhuān)門(mén)設計的齒輪盤(pán)觸發(fā)。它們提供了一個(gè)與晶體管-晶體管邏輯（TTL）兼容的開(kāi)關(guān)輸出。利用NI 9411數字輸入模塊和LabVIEW中的一個(gè)高優(yōu)先級的定時(shí)循環(huán)，我們可以確保以足夠高的采樣率對傳感器信號進(jìn)行采樣。該車(chē)輪速率數據以及來(lái)自方向盤(pán)角度傳感器的預期方向數據，被用于了解和驗證限滑差速器、牽引力控制和起跑控制的工作。引擎控制單元（ECU）提供了對于后兩項的越限的調整控制。通過(guò)測量在拐彎處或偏離起跑線(xiàn)時(shí)的車(chē)輪速率，我們可以找到最佳設置。

我們利用NI 9237橋模塊讀取置于懸掛臂和底盤(pán)管上的應變計讀數。雖然對于已建造的車(chē)輛上的這一數據，我們所能做的工作是微乎其微，但在設計未來(lái)車(chē)輛時(shí)，這一數據將非常有用。例如，如果部件所承受的壓力低于最初的預測，可以重新設計部件以減輕重量。

NI 9233模塊具有四路同時(shí)采樣的24-位輸入，以支持與加速度計的簡(jiǎn)單的2-線(xiàn)連接?？梢粤炕瘷M向加速度，并將其與不同車(chē)輪外傾角和輪胎壓力的組合相比較。在獲得這些正確方式后，我們的汽車(chē)可以以更高的速率高速通過(guò)更緊急的彎角。

總結
NI軟硬件支持我們開(kāi)放試驗和快速納用，這對于汽車(chē)的開(kāi)發(fā)非常重要。該方程式學(xué)生團隊每年完成一輛新款賽車(chē)（這與任一支專(zhuān)業(yè)賽車(chē)團隊非常相似），因此，“變幻莫測”的能力非常關(guān)鍵。絕大多數現成可用的汽車(chē)數據記錄器并沒(méi)有提供CompactRIO的廣泛的連接性，尤其是對于類(lèi)似應變計的無(wú)源傳感器。預計2009年7月完成的MAN09賽車(chē)是我們的第一款載有CompactRIO的車(chē)輛。該首批數據將加深我們對汽車(chē)設計的認知。

CompactRIO業(yè)已被重點(diǎn)用于未來(lái)的控制器以及錄入裝置。其基于FPGA的操作將非常適合主動(dòng)制導懸架系統、防抱死制動(dòng)和混合駕駛培訓管理等應用。