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基于VMAS汽车尾气检测控制系统的研究

作　者: 赵巍
导　师: 于国庆
学　校: 河北科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: VMAS 机械惯量电模拟双回路自适应PID 系统测试
分类号: U467.48
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本课题首先介绍了汽车的普及。汽车排出的污染物影响着我们的环境，这已经成为罪魁祸首。课题分析了在用汽车尾气检测现状，研究了VMAS尾气检测控制系统的相关理论，阐明了汽车用环保底盘测功机的内部组成和运行方式，并详细分析被测车辆在底盘测功机和道路行驶中的受力因素，并根据在这两者情况下受力相同的情况，建立了机械惯量电模拟方式。通过与其他尾气检测方式的对比，最终确定VMAS为尾气检测方式。VMAS尾气检测控制系统是奉行I/M制度的主要保障。根据VMAS尾气排放的特殊性，本课题进行VMAS尾气排放的总体设计。本课题采用双回路操控设计。并研发VMAS尾气检测的硬件构造，最要的是构建底盘测功机控制系统。本课题根据硬件检测系统，设计并编写相应的基于单片机C8051F120的控制系统软件。在扭矩控制程序设计中，由于电涡流测功器吸收扭矩存在着时延并且反应速度慢，随时间变化且变化不规律等因素，在比较多种算法的情况下，本课题最终选用带有预测的自适应PID算法来控制电涡流测功机，使底盘测功机能更准确地模拟汽车在路面运行时的真实阻力。在开发完成后，课题对整个底盘测功机控制系统进行了实验和系统测试，保证控制系统硬件和软件都可以正常完成尾气检测任务。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究的背景和目的  9-12
    1.1.1 汽车规模高速扩张  9-10
    1.1.2 汽车尾气污染日渐严重  10-11
    1.1.3 汽车尾气检测现状  11-12
  1.2 课题研究意义  12-13
  1.3 国内外情况概况  13-14
  1.4 研究内容和要解决的关键问题  14-17
第2章底盘测功机模拟被测车辆道路行驶阻力  17-29
  2.1 底盘测功机的构造与运行机理  17-19
    2.1.1 底盘测功机的构造  17-19
    2.1.2 底盘测功机运行机理  19
  2.2 被测车辆道路行驶阻力分析  19-22
    2.2.1 被测车辆道路行驶阻力  19-21
    2.2.2 被测车辆道路运行时角速度  21-22
  2.3 被测车辆在底盘测功机上运行时的理论研究  22-26
  2.4 底盘测功机测试  26-27
    2.4.1 扭矩的测量  26
    2.4.2 转速的测量  26
    2.4.3 距离的测量  26-27
  2.5 阻力模拟  27-28
    2.5.1 被测车辆等速行驶时的阻力  27
    2.5.2 被测车辆加速行驶时的阻力  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 VMAS 与其他汽车尾气检测方法的比较  29-33
  3.1 尾气排放检测方法概况  29-32
    3.1.1 无负荷检测法  29
    3.1.2 有负荷检测法  29-32
  3.2 本章小结  32-33
第4章 VMAS195 试验工况控制系统的总体设计  33-37
  4.1 VMAS 系统的检测原理  33-34
  4.2 VMAS 系统总体设计  34-35
  4.3 本章小结  35-37
第5章底盘测功机测控系统的硬件设计  37-57
  5.1 硬件设计总体方案  37-38
  5.2 速度和扭力传感器  38-39
    5.2.1 速度传感器的选择  38
    5.2.2 速度传感器内部电路原理  38-39
  5.3 平台构建  39
    5.3.1 微处理器 C8051F120 的简介  39
  5.4 最小系统的设计  39-42
    5.4.1 电源设计电路  39-41
    5.4.2 复位设计电路  41
    5.4.3 晶振设计电路  41-42
    5.4.4 JTAG 设计电路  42
  5.5 通讯电路设计  42-46
    5.5.1 按键操纵电路  42-43
    5.5.2 状态显示电路  43
    5.5.3 蜂鸣器电路  43-44
    5.5.4 通讯口电路  44-45
    5.5.5 光耦输入输出单元  45-46
  5.6 驱动单元电路的设计  46-48
    5.6.1 单片机输出驱动电路  46-48
    5.6.2 继电器驱动电路  48
  5.7 信号处理电路  48-51
    5.7.1 信号调理电路  49
    5.7.2 信号放大电路  49-51
  5.8 IGBT 单元设计  51-53
  5.9 硬件系统实物图  53-55
  5.10 本章小结  55-57
第6章底盘测功机软件设计  57-67
  6.1 开发界面  57-58
  6.2 单片机主体设计  58
  6.3 数据采集设计  58-60
  6.4 键盘程序设计  60-62
  6.5 扭矩控制程序设计  62-66
  6.6 本章小结  66-67
第7章试验和测试  67-75
  7.1 数据信号采样测试  67
  7.2 信号输出测试  67-68
  7.3 速度信号测试  68-69
  7.4 寄生功率(PLHP)测试  69-70
  7.5 加载滑行测试(CCDT)  70-72
  7.6 阻力模拟  72-73
  7.7 底盘测功机基本惯量测试  73-74
  7.8 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
致谢  80

基于VMAS汽车尾气检测控制系统的研究

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