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一种基于CAN通讯的测控系统设计

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白蒲江王建军

摘要：文章首先介绍了液力缓速器控制算法开发对测控系统的需求然后介绍了测控技术的原理及常用方法最后结合液力缓速器控制系统进行了测控系统的设计。

关键词：液力缓速器;算法;测控系统

中图分类号：U462.1?文献标识码：A?文章编号：1671-7988（2020）18-41-03

Abstract：ThemarketneedonMeasurecontrolSystemofretardercontrolsystemareintroducedfirstly，ThentheprinciplesandmethodsofMeasuretechnology?aredescribed;Atlast，designbasedonretardercontrolsystemareachievedandapplied.

Keywords：Retarder;Algorithm;Measurementandcontrolsystem

CLCNO.：U462.1?DocumentCode：A?ArticleID：1671-7988（2020）18-41-03

前言

传统的重型车辆制动依靠行车主制动装置实现。在复杂的工况下比如：长下坡制动平路频繁制动等行车主制动较一般工况制动强度大幅增加如：制动器的加快磨损制动衬片加速衰退等达到某种严重程度可导致主制动的失灵造成交通事故。为了提高车辆安全性越来越多的车辆匹配缓速器控制系统作为缓速器的大脑具有重要作用如图1。

在缓速器控制系统实际工程应用中需要采用闭环控制算法能实现精确的压力控制以满足驾驶员各种操作下的扭矩控制需求。该方式基于压力传感器信号实现调节机械本体压力输出扭矩输出实现整车车辆车速维持、降低等。随着车辆安全性的要求提高控制系统开展了非冗余故障容错方案、冗余故障容错方案等在回路控制系统的应用新设计的算法考虑了故障前后的平滑切换、故障后的扭矩及压力调节。由于实际应用环境限制这些控制算法在车辆上很难实现测试因此有必要设计仿真程度高的测试系统供控制系统测试使用。

CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。最早是由德国Bosch公司推出用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。现场总线领域中CAN总线得到了计算机芯片商的广泛支持他们纷纷推出直接带有CAN接口的微处理器（MCU）芯片。为实现被控对象模型的搭建结合国际主流开发趋势采用了基于MATLAB环境Simulink工具开发的方案。MATLAB是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。其中Simulink是MATLAB最重要的组件之一它提供了一种动态建模、仿真和综合分析的集成环境目前已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和处理。

本文旨在以Simulink的强大集成环境为基础基于CAN、模拟采集、IO控制器接口的微处理器（MCU）建立一种用于缓速器控制系统的测控系统。

1测控系统构成

系统如图2所示虚线框内为测控系统部分实线框内为控制系统部分。

主要由仿真单元（被控对象模型）、数据采集软件及配置软件、USB2CAN、压力测量单元组成。

压力测量单元单元用于实时监测机械部分压力用于仿真控制的压力输入。

仿真控制单元（被控对象模型）用于運行被控对象受力模型基于系统压力经过模型计算后为控制系统仿真车速、转速等信号。

采集及配置单元的配置界面通过CAN通讯板卡与各单元交互配置被控对象受力模型等数据采集软件实时记录运行数据。

2采集数据及信号切换的实现

从图1图2对比可看出为了实现传感器1的压力信号各种工况下控制系统的非冗余故障容错方案的测试与评价RCU在真实系统中与传感器1直接连接现在测控系统经过信号模式控制后与传感器1连接。模式控制通过电子回路切换实现RCU与传感器1线路（正常模式、开路模式、短路模式）连接通过程序控制可实现模式间的周期和随机切换。

测控环境下机械部分安装的传感器2（监测）与压力测控单元的模拟电路连接。该传感器处于正常模式能如实反映机械部分的压力。采集单元对传感器2处理通过A/D转换后传递给处理单元处理单元计算后将结果通过通讯单元接口广播到CAN总线。

3仿真控制的实现

仿真控制分为两部分一部分是被控对象模型一部分是配置模块。

为了实现压力信号各种模式下扭矩控制效果的评价需要为被控对象