懸掛式汽車(chē)電子油門(mén)踏板功能測試系統

1 系統總體設計
該懸掛式電子油門(mén)踏板測試系統總體上由控制柜加測試工作臺的形式組成，這樣可以方便現場(chǎng)布線(xiàn)，同時(shí)在系統出現故障時(shí)方便維修。由于不同型號的踏板尺寸不同，運動(dòng)行程不同，所以在機械設計方面要考慮到方便踏板的安裝和拆卸。在實(shí)際應用中，可拆卸的托板將踏板固定在工作臺上，通過(guò)絲桿結構調節踏板與工作臺之間的空間距離，使踏板的安裝和拆卸十分方便。另外由于工作臺機械加工的周期相對較長(cháng)，所以采取該方式可以在完成機械加工期間對控制柜進(jìn)行安裝、布線(xiàn)和調試，這樣做大大縮短了系統整體安裝調試的時(shí)間，提高了工作效率。實(shí)際工作過(guò)程中，測試系統中的伺服電機、壓力傳感器以及扭矩傳感器通過(guò)機械結構固定在工作臺上，相關(guān)信號傳輸線(xiàn)從工作臺連接到控制柜，所有設備電源由控制柜輸出。工控機控制伺服電機轉動(dòng)，通過(guò)機械連接帶動(dòng)踏板運動(dòng)，在此運動(dòng)過(guò)程中工控機將采集壓力、扭矩以及踏板電信號，并對整個(gè)運動(dòng)和采集過(guò)程進(jìn)行監控。

2 硬件設計
懸掛式電子油門(mén)踏板功能測試系統的硬件主要實(shí)現以下功能：通過(guò)電機提供足夠的動(dòng)力和扭矩帶動(dòng)踏板做模擬實(shí)際工作情況的運動(dòng)，在該運動(dòng)過(guò)程中，踏板的力特性被傳感器轉換為電信號，經(jīng)過(guò)調理電路后和踏板的電信號一起被數據采集卡高速同步采集記錄，整個(gè)運動(dòng)過(guò)程由運動(dòng)控制卡控制，并隨時(shí)根據傳感器和電機的信號反饋調整運動(dòng)狀態(tài)。
根據硬件部分所要實(shí)現的功能，可以將系統硬件的構成分成三大部分(如圖1所示)：第一部分是動(dòng)力部分，主要由伺服電機、伺服驅動(dòng)器和減速機組成，主要負責提供動(dòng)力和扭矩帶動(dòng)踏板運動(dòng)；第二部分是信號調理部分，主要由放大器、信號調理電路和直流穩壓電源組成，主要負責對傳感器采集的和踏板本身的原始電信號進(jìn)行調理轉換；第三部分是數據采集部分，主要由扭矩傳感器、壓力傳感器、運動(dòng)控制卡和數據采集卡組成，主要負責將力特性轉換為電信號、對所有電信號進(jìn)行高速同步采集記錄和對整個(gè)運動(dòng)過(guò)程實(shí)施監控。下面將對各個(gè)部分做詳細的介紹。

2．1 動(dòng)力部分
動(dòng)力部分為整個(gè)系統提供足夠的動(dòng)力和扭矩，以帶動(dòng)踏板做模擬實(shí)際工作的運動(dòng)。動(dòng)力部分的硬件設計主要就是對硬件的選取，即對伺服電機和與其對應的伺服驅動(dòng)器和減速機的選取。根據測試要求，懸掛式電子油門(mén)踏板功能測試系統選用了日本安川SGMGH-09ACA61伺服電機配合SGDM-10ADA伺服驅動(dòng)器，該套產(chǎn)品屬于安川公司(YASKAWA)的∑-Ⅱ系列工業(yè)用伺服驅動(dòng)系統，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)縮短了參數設定和維護時(shí)間；
(2)采用了高分辨率串行編碼器(16 b，17 b)，提高了定位精度。
在伺服電機和伺服驅動(dòng)器安裝完畢后，應對伺服驅動(dòng)單元進(jìn)行一些基本設定，從而保證伺服驅動(dòng)器能夠在電機高速運轉的情況下進(jìn)行準確定位。SGDM系列伺服單元配有自動(dòng)測量機械特性、設定必要的伺服增益的“在線(xiàn)自動(dòng)調諧功能”，使用該功能，可以很容易地進(jìn)行伺服增益調節。圖2是在線(xiàn)自動(dòng)調諧的流程圖。在選用合適的伺服電機和伺服驅動(dòng)器后，還需要選用合適的行星減速機，用來(lái)降低轉速、提升扭矩、匹配慣量。結合所選擇的伺服電機和伺服驅動(dòng)器，本功能測試系統選擇了APEX-AB090-010-S2-P1行星式伺服專(zhuān)用精密減速機。實(shí)際的使用結果表明，該型號減速機能夠很好地和所選電機配合，為系統提供了足夠的輸出扭矩，保證了系統正常、穩定的運行。