一种车速传感器测控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种车速传感器测控系统，其包括车速工况模拟单元、霍尔式车速传感器、下位机单元及上位PC机人机界面单元；车速工况模拟单元包括车速电机；霍尔式车速传感器连接车速电机；下位机单元包括下位机DSP系统板；下位机DSP系统板为带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板。本实用新型专利技术结构设计简单、合理，测试和标定直观、精确，尤其，采用带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板能有效改善车速电机在运行中的所受扰动性的影响，消除扰动对被控参数的影响。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种车速传感器测控系统，其包括车速工况模拟单元、霍尔式车速传感器、下位机单元及上位PC机人机界面单元；车速工况模拟单元包括车速电机；霍尔式车速传感器连接车速电机；下位机单元包括下位机DSP系统板；下位机DSP系统板为带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板。本技术结构设计简单、合理，测试和标定直观、精确，尤其，采用带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板能有效改善车速电机在运行中的所受扰动性的影响，消除扰动对被控参数的影响。【专利说明】一种车速传感器测控系统
本技术涉及车速传感器
，尤其涉及一种车速传感器测控系统。
技术介绍
目前市场上的传感器实验台不能有针对性的满足汽车传感技术方面的实践教学要求。为此我们之前一直以简易的实验器材来开发实验。譬如“霍尔式车速传感器”实验，只能把传感器简单的固定后外接电源，手动旋转输入轴后观测输出脉冲的形式来认识传感器特性，无法更深入的了解和应用，且测试过程非常不便，不便于规模化、重复化实验；同时车速信息相关测试和标定存在测试不够直观以及标定不方便、不够精确。虽然现有文献提出了霍尔式车速传感器测试系统的开发方案，由于其为汽车公司配套研制的项目，偏重于测试性能好坏，作为实践教学来说有一定的局限性，不便作为测试和控制开发的平台。其中，在现有的车速传感器的测控系统中，由于加工及装配过程中，无法保证车速电机和车速传感器之间的同轴度完全理想，而且键槽和键之间有些缝隙，电机运行中相当于系统增加了一个侧向扰动。然而，现有的车速传感器的测控系统中通常单独采用数字递推PID控制策略或者数字式PID控制策略；但是，如果单纯采用数字递推PID控制策略，在车速传感器的测控系统的实际应用中控制效果不够理想；如果单独采用数字式PID控制策略的话不仅计算工作量大，而且如果计算过程中出现粗大误差，控制量输出将大幅度变化，会引起车速电机的大幅度变化，导致系统超调甚至失控。综上所述，有必要对现有技术进一步完善。
技术实现思路
本技术是为了解决现有汽车车速信息相关测试和标定不够直观、方便及车速电机在运行中易出现侧向 扰动的影响，测试精度差等问题而提出一种结构设计简单、合理，测试和标定直观、精确且能有效改善车速电机的扰动性车速电机在运行中所受扰动性的影响，测试精度高的车速传感器测控系统。本技术是通过以下技术方案实现的:上述的车速传感器测控系统，包括下位机单元及与所述下位机单元连接的上位PC机人机界面单元；所述测控系统包括有车速工况模拟单元和霍尔式车速传感器；所述车速工况模拟单元包括车速电机；所述霍尔式车速传感器连接所述车速工况模拟单元的车速电机；所述下位机单元包括下位机DSP系统板；所述下位机DSP系统板为带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板。所述车速传感器测控系统，其中:所述测控系统还包括车速传感器调理电路、车速电机驱动电路和汽车车速仪表单元；所述下位机DSP系统板双向通信连接所述上位PC机人机界面单元，同时控制连接所述车速电机驱动电路并通过所述车速电机驱动电路连接驱动所述车速工况模拟单元；所述汽车车速仪表单元连接所述霍尔式车速传感器，同时通过所述车速传感器调理电路反馈连接所述下位机DSP系统板；所述下位机DSP系统板具有信号捕捉端口 CAP5及PWM波形的输出引脚PWM3。所述车速传感器测控系统，其中:所述车速传感器调理电路由电阻R5fR54、二极管D5、电容C5f C52、倒相放大器U3和开关光耦U5连接组成；所述电阻R51的一端通过二极管D5连接倒相放大器U3的输入端，另一端通过输入端子CS-1N匹配插接有端子B5 ;所述电阻R51是连接所述二极管D5的阴极端，所述二极管D5的阳极端是连接所述倒相放大器U3的输入端；所述电阻R52 —端连接+5V电源，另一端连接于所述二极管D5阳极端与倒相放大器U3输入端的连接点；所述电容C51 —端接地，另一端连接于所述电阻R51与二极管D5阴极端的连接点；所述倒相放大器U3的输入端接地，输出端通过所述电阻R53连接所述开关光耦U5的阳极；所述开关光耦U5的阴极接地，集电极连接+3.3V电源，发射极通过所述电阻R54也接地且还与所述信号捕捉端口 CAP5连接；所述电容C52的一端连接所述开关光耦U5的发射极，另一端接地。所述车速传感器测控系统，其中:所述车速电机驱动电路由电阻R9fR94、倒相放大器U4、开关光耦U9、场效应管Q9、二极管D9以及极性电容C91连接组成；所述电阻R91 —端接地，另一端与所述输出引脚PWM3连接；所述倒相放大器U4为至少一对，其中一个所述倒相放大器U4的输入端通过所述电阻R92连接所述输出引脚PWM3，输出端连接于另一所述倒相放大器U4的输入端，另一所述倒相放大器U4的输出端通过所述电阻R93连接于所述开关光耦U9的阳极；所述开关光耦U9的阴极接地，发射极连接于所述场效应管Q9的栅极，集电极通过输出端子CS-OUT +匹配插拔连接于所述车速电机一端并与另一+5V电源连接；所述场效应管Q9的漏极通过另一输出端子CS-OUT -连接于所述车速电机另一端，源极接地并通过所述电阻R94连接所述场效应管Q9的栅极；所述二极管D9连接于所述开关光耦U9的集电极与场效应管Q9的漏极之间；所述二极管D9的阳极端连接所述场效应管Q9的漏极，阴极端连接所述开关光耦U9的集电极；所述极性电容C91并联于所述车速电机的两端；所述极性电容C91的正极连接所述二极管D9的阴极端，负极与所述二极管D9的阳极端连接。所述车速传感器测控系统，其中:所述汽车车速仪表单元通过端子B13接+24V电源，同时通过端子BI接地；所述霍尔式车速传感器通过端子B17连接工作电压，同时通过端子B16连接所述汽车车速仪表单元。所述车速传感器测控系统，其中:所述汽车车速仪表单元与所述车速传感器调理电路之间还设有测量端口 ；所述测量端口还连接有示波器。所述车速传感器测控系统，其中:所述车速电机由所述下位机DSP系统板通过所述输出引脚PWM3实时输出相应PWM波形驱动；所述车速电机采用小型直流电机。有益效果:本技术的车速传感器测控系统是基于霍尔式车速传感器的测控系统，其结构设计简单、合理，成本低，人机界面友好，测试直观且标定精确；尤其，下位机DSP系统板采用的是带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板，即当实时监测速度增量瞬时超过一个阈值时，即调用前馈控制，由速度增量乘以前馈系数Kf，立即无延时的叠加到当前PWM输出；否则只进行单纯的数字递推PID控制。这种带前馈控制的数字递推PID控制的下位机DSP系统板，能保证下位机DSP系统板的输出引脚PWM3输出的PWM波形在出现扰动时即进行控制而非事后进行补偿控制，能更有效的消除扰动对被控参数的影响，不仅计算效率高、计算量小，而且使车速电机的扰动性车速电机在运行中所受扰动性的影响得到了有效改善，还有效解决了车速电机在大幅度变化时控制系统在计算过程中出现粗大误差导致系统超调甚至失控的问题。，且减少了电机启动过程中的控制超调。同时，采用霍尔式车速传感器具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点，低速效果良好，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车速传感器测控系统，包括下位机单元及与所述下位机单元连接的上位PC机人机界面单元；其特征在于：所述测控系统包括有车速工况模拟单元和霍尔式车速传感器；所述车速工况模拟单元包括车速电机；所述霍尔式车速传感器连接所述车速工况模拟单元的车速电机；所述下位机单元包括下位机DSP系统板；所述下位机DSP系统板为带前馈控制的数字递推PID控制的DSP系统板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程登良，蒋伟荣，黄海波，黄志文，王卫华，张凯，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：实用新型
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