基于MSP430的無(wú)載測功系統的設計研究

　　2.2.2數據采集過(guò)程

　　動(dòng)態(tài)數據采集過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是對飛升曲線(xiàn)直線(xiàn)段的捕捉的過(guò)程，其準確性在很大程度上決定測試結果的可靠性。該過(guò)程定時(shí)器A為時(shí)基發(fā)生器，產(chǎn)生10ms信號。每10ms對轉速進(jìn)行掃描，同時(shí)記錄數據和數據個(gè)數C。對于數據序列，每隔[C/8]個(gè)數據點(diǎn)取一個(gè)數據，構成8個(gè)數據組合，為后續dn/dt的求解做準備。這種數據采集方法能夠確切的表達出直線(xiàn)飛升過(guò)程，使提取的數據均勻分布，提高計算結果的準確性。

　　2.2.3用最小二乘法計算dn/dt

　　之所以采用最小二乘法來(lái)求dn/dt是為了避免操作方法(如猛加油門(mén)過(guò)程)不合理而造成的誤差。加油門(mén)時(shí)必須一踩到底，使轉速響應過(guò)程接近于二階系統的階躍響應曲線(xiàn)(飛升曲線(xiàn))，否則，飛升曲線(xiàn)直線(xiàn)段不理想，由此計算出的結果誤差很大。采用最小二乘法后，能夠減弱操作給飛升曲線(xiàn)帶來(lái)的影響，進(jìn)而使得操作方法給實(shí)驗帶來(lái)的誤差變小。此外，應選擇合理的工況進(jìn)行測試，以保證測量的準確性。

　　由發(fā)動(dòng)機的飛升特性可知，轉速n和時(shí)間t之間存在著(zhù)良好的線(xiàn)性關(guān)系，即n=b+at,式中a=dn/dt。通過(guò)測定某一時(shí)刻轉速值，經(jīng)過(guò)曲線(xiàn)擬合，即可求出dn/dt。

　　由上面分析可知，其矩陣表示形式為：

 　　2.2.4主程序結構

　　系統設計采用模塊化程序結構[6]，由主程序模塊、數據采樣處理模塊、鍵盤(pán)掃描及處理模塊、顯示模塊組成。系統的主要流程如圖4所示。

圖4 軟件流程

　　2.2.5測試方法

　　系統采用怠速加速法實(shí)現發(fā)動(dòng)機無(wú)載測功。發(fā)動(dòng)機在怠速下穩定運轉，然后突然將節流閥開(kāi)到最大位置，發(fā)動(dòng)機轉速猛然上升，當轉速達到所確定的測試轉速(測瞬時(shí)功率)時(shí)，儀表顯示出所測功率值。此后應立即松開(kāi)加速踏板，以避免發(fā)動(dòng)機長(cháng)時(shí)間高速運轉。記下或打印出讀數后，按“清零”鍵使指示裝置清零。為保證測試結果可靠，一般重復測量3-5次取其平均值。該測試方法既適用于汽油機(化油器式)，又適用于柴油機。

　　3 試驗數據和結果

　　根據2.2.5節的方法實(shí)現實(shí)驗過(guò)程，以?xún)筛讬C為例進(jìn)行實(shí)驗，測得實(shí)驗數據。將數據采集過(guò)程采集的數據按2.2.2節的方法進(jìn)行處理，以減小實(shí)驗數據處理過(guò)程的誤差。本試驗中取J = 0.025 kg*m2 ，將其帶入系統模型可求得轉速、加速度和瞬時(shí)功率。如此重復3-5次，求平均值。數據如表一所示。

　　從實(shí)驗結果來(lái)看，平均誤差在3%以?xún)?，證明實(shí)驗方法正確、理論可行。通過(guò)實(shí)際檢驗，該系統有如下優(yōu)點(diǎn):

　　a.傳感器接入簡(jiǎn)便，系統操作簡(jiǎn)單；

　　b.性能穩定，故障率低，測量精度高；

　　c.適用范圍廣，可用于大部分柴、汽油機功率檢測。

表一：實(shí)驗數據

　　4  結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)我國汽車(chē)業(yè)的迅猛發(fā)展，勢必對車(chē)輛性能檢測提出更高更快更準確的要求，而發(fā)動(dòng)機輸出功率作為車(chē)輛性能檢測中的一項重要指標，對車(chē)輛檢測起著(zhù)重要的作用。本系統的設計成功可提高以往這種儀器存在的不穩定性，減小誤差，適合于汽車(chē)檢測部門(mén)和檢驗中心，方便快捷地對發(fā)動(dòng)機進(jìn)行不解體檢測。

　　另外，由于該儀器的制造成本較低，其材料成本不到500元，而具有類(lèi)似功能的儀器市場(chǎng)價(jià)格約2-3千元，以市場(chǎng)年需求量2千臺計，每臺售價(jià)1500元，則年產(chǎn)量約300多萬(wàn)元，因此具有較好的經(jīng)濟效益。