位平移到O—3V，在放大電路的最后環(huán)節(jié)加上調(diào)零電路，于是構(gòu)成完整的三級信號處理電路，供MCU正常采集； 步驟2.2，標(biāo)準(zhǔn)信號采集 本裝置中采用PIT觸發(fā)PDB，PDB硬件觸發(fā)ADC進(jìn)行采集，ADC采集的信號通過DMA方式直接存入MCU內(nèi)存中； 步驟3，數(shù)據(jù)處理及控制方式 此階段在檢定裝置主控單元中進(jìn)行，通過AD采集到的電壓信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較得到偏差量，此偏差量通過勻速控制和數(shù)字PID增量型控制算法對步進(jìn)電機(jī)控制得到矯正，直至偏差落入允許的誤差范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)動，標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器停在當(dāng)前位置，標(biāo)準(zhǔn)傳感器與被撿踏板力計(jì)的相互作用力便是標(biāo)準(zhǔn)輸出的力值;主控單元數(shù)據(jù)處理及控制方式的流程具體包括以下步驟， 步驟3.1，數(shù)據(jù)處理 標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器用于測量標(biāo)準(zhǔn)制動操縱力對應(yīng)的電壓信號，通過對該電壓信號進(jìn)行線性處理得到與標(biāo)準(zhǔn)制動操縱力一一對應(yīng)的關(guān)系；周期定時寄存器PIT每隔Ims觸發(fā)TOB可編程延時模塊后觸發(fā)ADC采集電壓信號，每12個AD值進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理，由于時間很短，忽略時間差異帶來的誤差，制動踏板力計(jì)測量壓力計(jì)算為:FiP*= [1.5-(-Umax-Umin)/(N-2)*Uref/210]/l.5*2000 其中作飯為標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器測得的當(dāng)前時刻的標(biāo)準(zhǔn)踏板力值，為AD采集的第i次采集到的電壓值，Umax為當(dāng)前采樣周期中AD值最大的電壓點(diǎn)，U_為當(dāng)前采樣周期中AD值最小的電壓點(diǎn)，N為當(dāng)前采樣周期的采樣個數(shù)，Uraf為MCU微控制器AD模塊的基準(zhǔn)電壓； 步驟3.2，控制方式 步進(jìn)電機(jī)控制采用勻速控制和數(shù)字PID增量型控制組合控制方式，將標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器測得的電壓信號在經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后得到對應(yīng)的力值信號Fn，該力值信號作為第η次采樣得到的定量r(n)，檢定裝置當(dāng)前設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)力值作為最終值c(n)，則可以得到第η次采樣與最終值的偏差量e(n) =c(n)-r(n)，根據(jù)數(shù)字PID位置型控制算式: 可以得到控制量增量在已知第n、n-l、n-2時刻的偏差量時的控制策略，其中Kp稱為比例增益，Ki稱為積分增益，Kd稱為微分增益； 配置微控制器寄存器狀態(tài)，初始化全局和局部變量，初始化傳感器的位置以及步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的控制量，設(shè)定一組合適的KfnK^Kd參數(shù)，在0-[c(n)-20]的力值范圍內(nèi)，MCU微控制器通過輸出恒定頻率的脈沖信號控制步進(jìn)電機(jī)以較低的速度勻速運(yùn)動，在[c(n)-20]-c(n)的力值范圍內(nèi)，MCU微控制器將不同時刻得到的控制策略通過脈沖信號傳輸給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，步進(jìn)電機(jī)會根據(jù)當(dāng)前的控制量增量調(diào)節(jié)運(yùn)動速度，并最終停止到誤差允許的位置上，從而系統(tǒng)達(dá)到精確、有效驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動的目的； 通過設(shè)定檢定裝置的功能和選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)，系統(tǒng)都會采用勻速控制和數(shù)字PID增量型控制的組合控制方式驅(qū)動步進(jìn)電機(jī);當(dāng)檢定裝置在踏板力計(jì)功能下依次完成5個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)的檢定之后，系統(tǒng)便完成了所有控制工作;通過比對在每個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)的被檢踏板力計(jì)的測量值和當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)力值之間的誤差判定被檢踏板力計(jì)是否合格，從而檢定踏板力計(jì)工作結(jié)束。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車操縱力計(jì)二合一自動檢定裝置，其特征在于:手拉力計(jì)具體檢定操作包括以下步驟: 步驟I，檢定裝置初始化； 此階段是在檢定裝置上電初，被檢制動操縱力計(jì)具體檢定工作開始之前，儀器必須確定標(biāo)準(zhǔn)傳感器初始位置，進(jìn)行功能選擇、調(diào)整基準(zhǔn)電壓等準(zhǔn)備工作，具體包括以下步驟:步驟1.1，確定標(biāo)準(zhǔn)傳感器初始位置及儀器功能選擇； (1)手拉力計(jì)尾部的螺絲擰入手拉力計(jì)固定座的螺孔中并緊固，在手拉力計(jì)頭部的螺絲上擰入M6的吊籃螺絲； (2)打開檢定裝置電源，根據(jù)此時檢定裝置的測力傳感器位置，按下“向外”或“向內(nèi)”，使得測力傳感器最前端位于與踏板力計(jì)固定板豎直方向上的第二排螺釘位置附近，按下“復(fù)位”，測力傳感器停留在當(dāng)前位置，手動將M12的圈頭螺栓擰緊到儀器傳感器外側(cè)的螺孔中，按下“向外”改變測力傳感器的位置，使得測力傳感器和踏板力計(jì)固定板距離較近，按下“復(fù)位”，測力傳感器停留在當(dāng)前位置，用鋼絲繩和卡扣將圈頭螺栓和被檢手拉力計(jì)進(jìn)行緊固連接； (3)選擇功能模式“手拉”，在儀器液晶屏上會顯示當(dāng)前檢定的儀器種類“手拉力計(jì)”，在液晶屏顯示“手拉力計(jì)”位置右側(cè)會顯示當(dāng)前的基準(zhǔn)電壓值； 步驟1.2，調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓； 調(diào)節(jié)電阻安裝在檢定裝置面板上薄膜按鍵右側(cè)，此時手動調(diào)節(jié)電阻使得基準(zhǔn)電壓為“150”即可； 步驟2，標(biāo)準(zhǔn)信號處理與采集 此階段是檢定裝置信號處理和軟硬件采集工作階段，信號處理由三級信號處理電路組成，信號軟硬件采集流程包括以下步驟， 步驟2.1，標(biāo)準(zhǔn)信號處理； (1)依次按下“FI”、“F2”、“F3”、“F4”、“F5”，這五個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)力的輸出分別為“200N”、“400N”、“600N”、“800N”、“1000N” ；檢定過程中，檢定裝置會在到達(dá)這5個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)時自動停下； (2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器與被撿踏板力計(jì)相互作用時，標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號為mV信號，由于該標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器為拉壓力傳感器，在不改變?nèi)f用表極性的前提下，同時測量壓力和拉力后，可以在萬用表上觀察到負(fù)電壓到正電壓的測量范圍；由于以上所述，在一級運(yùn)放電路中，首先將對標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器施加滿量程拉力和壓力后的標(biāo)準(zhǔn)信號放大至-.1.5V和1.5V，然后對一級放大信號-1.5V—+1.5V進(jìn)行1.5V的電位平移到O—3V，在放大電路的最后環(huán)節(jié)加上調(diào)零電路，于是構(gòu)成完整的三級信號處理電路，供MCU正常采集； 步驟2.2，標(biāo)準(zhǔn)信號采集 此部分內(nèi)容同踏板力計(jì)檢定步驟2.2中所述； 步驟3，數(shù)據(jù)處理及控制方式 此階段在檢定裝置主控單元中進(jìn)行，通過AD采集到的電壓信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較得到偏差量，此偏差量通過勻速控制和數(shù)字PID增量型控制算法對步進(jìn)電機(jī)控制得到矯正，直至偏差落入允許的誤差范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)動，標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器停在當(dāng)前位置，標(biāo)準(zhǔn)傳感器與被檢手拉力計(jì)相互作用力便是標(biāo)準(zhǔn)輸出的力值;主控單元數(shù)據(jù)處理及控制方式的流程包括以下步驟， 步驟3.1，數(shù)據(jù)處理 標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器用于測量標(biāo)準(zhǔn)制動操縱力對應(yīng)的電壓信號，通過對該電壓信號進(jìn)行線性處理得到與標(biāo)準(zhǔn)制動操縱力一一對應(yīng)的關(guān)系；周期定時寄存器PIT每隔Ims觸發(fā)TOB可編程延時模塊后觸發(fā)ADC采集電壓信號，每12個AD值進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理，由于時間很短，忽略時間差異帶來的誤差，制動手拉力計(jì)測量拉力計(jì)算為:Fm= [ (-Umax-Umin)/(N-2)*Uref/210-l.5]/l.5*2000 其中Fm為標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器測得的當(dāng)前時刻的標(biāo)準(zhǔn)手拉力值，為AD采集的第i次采集到的電壓值，Umax為當(dāng)前采樣周期中AD值最大的電壓點(diǎn)，U_為當(dāng)前采樣周期中AD值最小的電壓點(diǎn)，N為當(dāng)前采樣周期的采樣個數(shù)，Uraf為微控制器AD模塊的基準(zhǔn)電壓； 步驟3.2，控制方式 此處內(nèi)容同踏板力計(jì)檢定步驟3.2中前兩段內(nèi)容相同； 通過設(shè)定檢定裝置的功能和選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)，系統(tǒng)都會采用勻速控制和數(shù)字PID增量型控制的組合控制方式驅(qū)動步進(jìn)電機(jī);當(dāng)檢定裝置在手拉力計(jì)功能下依次完成5個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)的檢定之后，系統(tǒng)便完成了所有控制工作;通過比對在每個標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)的被檢手拉力計(jì)的測量值和當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)力值之間的誤差判定被檢手拉力計(jì)是否合格，從而檢定手拉力計(jì)工作結(jié)束。
【專利摘要】一種汽車操縱力計(jì)二合一自動檢定裝置，本裝置主要包括信號處理單元、主控單元、傳動加力單元、被檢儀器固定單元。信號處理單元完成標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器信號的放大后，供主控單元進(jìn)行采集處理；主控單元作為檢定裝置的控制中心，完成傳感器數(shù)據(jù)的采集處理、電機(jī)控制以及實(shí)現(xiàn)控制算法功能；傳動加力單元包括絲杠傳動結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器；被檢儀器固定單元包括踏板力計(jì)固定板、手拉力計(jì)固定座。本發(fā)明能夠?qū)ζ囍苿犹ぐ辶τ?jì)和制動手拉力計(jì)同時在一種檢定裝置上進(jìn)行檢定，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用功能，改善了踏板力計(jì)檢定的精度，改進(jìn)了手拉力計(jì)檢定的方式，提高了制動操縱力計(jì)檢定裝置的易用性，減小了人工操作的工作量。
【IPC分類】G01L25/00
【公開號】CN105606301
【申請?zhí)枴緾N201510977582
【發(fā)明人】徐喆, 寇鵬飛
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月23日