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汽车摇窗电机纹波性能测试系统的研发
| 论文题名： | 汽车摇窗电机纹波性能测试系统的研发 |
| 关键词： | 汽车摇窗电机;纹波性能;快速傅里叶变换算法;频谱分析 |
| 摘要： | 目前市场上汽车摇窗电机多为永磁有刷直流电机，由于电刷换向过程而引起电阻的变化导致纹波电流的产生。摇窗电机纹波电流具有引起电机的过热、机械振动和噪声等诸多害处，因此，进行电机纹波性能分析，具有十分重要的现实意义。现今，摇窗电机生产厂家多用功率分析仪进行纹波测试分析，但是由于功率分析仪价格高，测试效率低，纹波性能显示不直观不细致等缺点，难以满足大量的汽车摇窗电机纹波性能测试要求，因此为了提高摇窗电机纹波性能测试的便捷性和高效性，本文以PA5000H型功率分析仪的测试精度为标准，设计了一个成本低，效率高，测试分析直观易懂细致的纹波性能测试系统。 首先，基于摇窗电机纹波测试相关技术要求，选择工控机、嵌入式系统以及数据采集卡的组合设计方案。利用数据采集卡把纹波电流数据从下位机传输到上位机，利用快速傅里叶变换(FFT)算法进行纹波电流的频谱分析，并把摇窗电机纹波性能测试的结果以图形和数据形式显示在工控机人机交互界面上。 其次，根据摇窗电机纹波性能测试系统的纹波采集控制以及多功能测试拓展要求，完成测试系统的硬件设计。硬件部分主要包括整体的测试系统硬件平台的设计搭建以及以STM32F103RCT6芯片为核心的嵌入式纹波采集控制板卡的设计。整体测试系统的测试平台的设计根据采集参数的要求，设计内容主要包括角度传感器、扭矩传感器以及力矩电机的选取应用以及配套装置的集成。纹波采集控制板卡根据电路功能需求，设计了电压PWM控制电路、DO控制电路、H桥驱动电路、信号采集控制电路以及RS-232通信电路等。 然后，基于硬件设计以及软件的测试开发功能要求，设计了测控系统的下位机以及上位机控制软件。下位机软件实现了电机供电电压的PWM调节控制，电机正反转的DO控制以及USART串口通信控制。上位机软件设计了基于MFC的人机交互界面，并利用FFT算法进行纹波电流数据的频谱分析，实现了各种参数量的传输与计算，测试结果的图形绘制，文件数据的读写等功能，并基于串口协议建立了上下位机的通信。 最后，根据测试条件，对摇窗电机进行测试实验，把所测得实验数据与功率分析仪在相同实验条件下所测得的数据进行数据准确性和稳定性对比分析，然后对纹波性能测试系统进行数据稳定性优化，达到功率分析仪的测试标准，成功代替了功率分析仪进行批量汽车摇窗电机的纹波性能测试。 |
| 作者： | 王建 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李艳;张加庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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