基于CAN总线的LabVIEW发动机测试虚拟系统的设计
基于LabVIEW的CAN总线通信系统的设计与实现
当 前 ，船 舶 上 各 种 系 统 和 设 备 的 数 据 与 信 息 资 源 共 享 需 求 越 来越 突 出 ， 全船 信 息 化 成 为 发 展 的必 然 ， 这 是 当 前 国 外 船 舶 技 术 发展 的新 趋 势 。 究其原因 ， 一方面 ， 为 使 现 代 船 舶 适应 新 设 备 ，
比较 适 合 于 船 舶 上 应用 的 总 线 有 Ｃ Ａ Ｎ总线 、 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ总
该方案采用 Ｌ ａ ｂ Ｖ ｌ Ｅ Ｗ 作 为编 程 软 件 ， 并通 过 两 种 不 同 的 设 计方 案来 实 现 Ｃ Ａ Ｎ总线通信的功能， 即 使 用簇 数据 直 接 传 输 和 使用 Ｄ ＭＡ Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ来传输数据 ， 进 而 讨 论 两 种 方 案 的 优 劣 。Ｃ Ａ Ｎ 总线 通 信 框 图如 图 ２ 。该 程 序 分 为 两 部 分 ： Ｆ Ｐ Ｇ Ａ程序 与 Ｒ Ｔ程
ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｏ ｆ Ｌ ａ ｂＶｌ ＥＷ ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｂｙ ＮＩ Ｃｏｍｐａｎ ｙ Ｔｈ ｅ ｄｅｓ ｉ ｇｎ ｈａ ｓ ｔ ｈｅ ａｄ ｖ ａｎ ｔ ａｇ ｅ ｏ ｆ ｃｏ ｎ ｃｉ ｓ ｅ， ｅ ａｓ ｙ ｔ ｏ ｒ ｅ ａｄ ａ ｎｄ ｏｐｅ ｒ ａｔ ｅ
Ｆ Ｐ ＧＡ 终 端 处 理 器 和 Ｒ Ｔ终 端 处 理 器 上运 行 。Ｆ Ｐ ＧＡ 程 序 作 用 是 采集 、 处 理 和输 出数 据 。Ｒ Ｔ程 序
实现 对 系 统 的 控 制 并 与 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 程序 通 过 内部 通 信 读 写 数 据 。 Ｃ ＡＮ Ｏ和 Ｃ Ａ Ｎ１分 别 为 发 送 和 ｃ Ｆ — 接 收 的两 路 总 线 通 信数 据。 ＋ ２ ， １ 簇 数 据 类 型 方案
基于CAN总线的发动机虚拟仪表数据采集系统的设计
基于CAN总线的发动机虚拟仪表数据采集系统的设计乔林虎;苏铁熊;王强;李岩【摘要】本文提出了基于虚拟仪表的发动机数据采集系统的结构,然后从硬件和软件两个方面设计了以MC9S12DG128为核心的发动机数据采集系统,使其能够完成对发动机主要信号的采集、处理和发送；通过工程上的应用,本设计达到了预期的效果.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2011(018)004【总页数】3页(P24-26)【关键词】CAN:数据采集;虚拟仪表【作者】乔林虎;苏铁熊;王强;李岩【作者单位】中北大学,太原030051;中北大学,太原030051;中北大学,太原030051;中北大学,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TK414.30 引言CAN总线是当前最有影响的现场总线之一，它具有较高的性价比，在自动控制领域得到广泛的应用，同时也用到了嵌入式系统中［1］。
由于采用了新技术和独特的设计，在数据通信中具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
虚拟仪表是利用现有的计算机加上特殊的仪表硬件和专用软件，形成既有普通仪表的基本功能，又有自己特殊功能的新型仪表。
虚拟仪表可以使多种仪表共享计算机资源和数据采集设备，从而大大增强了仪表的功能和降低了成本。
应用现场总线与虚拟仪表技术相融合的测控系统将会充分发挥这两种技术的优势，形成互补。
可以预见，现场总线与虚拟仪表技术的融合将是工业自动化和过程控制领域的重要发展趋势之一。
本文主要是对发动机虚拟仪表数据采集系统的基础性研究，主要是对数据采集系统的软硬件部分进行研制，以及构建CAN总线协议的数据通讯和虚拟仪表软件开发平台的建立。
1 虚拟仪表采集系统的结构设计本文的数据采集系统主要完成传感信号的处理以及对发动机的工况数据采集并将数据通过CAN总线送上位机。
具体是以飞思卡尔公司生产的微控制器MC9S12DG128 为核心［2，3］，以上位机为显示平台，对车速、发动机转速、自动档位、冷却水温度和机油压力5个参数进行了实时的测量和显示，并且设计了基于CAN总线的接口电路，实现了数据在CAN总线上的接收和发送。
基于Labview的汽车发动机测控平台设计
推动我国海上运输事业发展的必然途径。
参考文献:[1]陆倩楠，史良方.船用柴油内燃机排气净化装置的设计与研究[J].科技尚品，2017（4）：23-24.[2]赵怀北，王忠，刘帅，等.柴油机排气颗粒物的力学特征与空间结构[J].内燃机学报，2018（2）：369-370.0引言自从来到二十一世纪，经济全球化形式越来越显著，汽车行业的发展也飞快地进步，我国的汽车发展也来到一个新的高度，人们对车的需求大大提高，人均汽车保有量显著增高。
而发动机作为最重要的汽车动力总成，是汽车行驶的动力，是一辆汽车的灵魂。
汽车的很多性能参数都与发动机的好坏有着重要的联系，所以创建一个良好的汽车发动机测控平台对汽车整车性能的提升有着至关重要的作用，为提高发动机性能提供良好的条件。
本文分别从Labview 前面板操作界面控件的设计和后面板程序的编写两方面介绍了本测控平台搭建的过程和可以实现的功能，首先对操作界面的控件的创建进行介绍，随后对该测控平台可实现的功能进行分析，最后进行了对后面板程序编写流程的叙述。
1基于Labview 的汽车发动机测控平台操作界面的设计1.1发动机数据测控控件的创建1.1.1左右缸头温度与排气温度发动机左右缸头温度和排气温度都是监测发动机是否良好运转的重要参数，都是基于安装在发动机内或者排气口的温度传感器所传输给下位机的数据，通过串口再将数据发送给上位机，在操作界面上将它们实时显示出来。
并通过程序设计实现将他们的数据记录到表格中去。
创建方式为右键选择控件，在经典里选择经典数值里的经典温度计即可，再在属性中输入所需要的名字即可。
以下具体创建方式不再多加描述，与温度控件类似。
1.1.2油耗与转矩油耗是衡量发动机经济性能的重要参数指标之一，转矩是衡量发动机动力性能的重要指标之一[1]。
两者都可用图表的形式反映出来。
1.1.3转速与节气门开度发动机转速与每单位时间完成的工作次数或发动机的有效功率有关，即发动机的有效功率随着不同的转速而变化[2]。
基于LabVIEW的CAN总线通信系统的设计与实现
预定 的程序进行处理 ； Ａ ②ｃ Ｎ控制器 主要 负责将数据 以 Ｃ Ｎ报 Ａ 文 的形式传递 ， 并进行系统 的诊 断 、 试 以及处理 Ｃ Ｎ总线上 测 Ａ
的错误等 ； Ｃ Ｎ收发器 是 Ｃ Ｎ控制 器和 Ｃ Ｎ总线之 间的接 ③ Ａ Ａ Ａ
口， 成物理电平的转换。 完
１ ２ 总体 方 案 ．
线 系统 的通 信 。 关 键 词 Ｃ Ｎ总线 Ａ 通信系统 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ａ ＶＥ
ＤＥＳ ＧＮ Ｉ ＡＮＤ Ｍ Ｐ Ｉ ＬＥＭ ＥＮＴ ＡＴＩ ｏＮ Ｆ ＬＡＢＶＩ Ｏ ＥＷ － ＢＡＳ ＥＤ ＣＡＮ ＢＵＳ
ＣｏＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ｏＮ ＳＹＳＴＥＭ
Ｗａ ｇＪ ｊ ｎ ＨｏｇＴａ ｓｅ ｇ ｎ ｉ ｉ ｎａ ｎ ｉｎｈｎ
王锦坚 洪添胜
（ 华南农业 大学工程学 院 广东 广州 ５ ０４ ） １６ ２
摘 要 介 绍一种基于 Ｃ Ｎ 总线 的通信 系统。采用 两个 Ｃ Ｎ节 点进 行相 互通信 ， 两个 节 点分 别为 自主研发 的基于 Ａ ８ Ｃ ２ Ａ Ａ 这 Ｔ ９ ５ 单片机 的 Ｃ Ｎ节点和瑞典 Ｋ ａｅ 公 司的 Ｃ Ｎ总线分析 仪 ， Ａ ｖｓｒ Ａ 并使用 Ｎ 公 司的 Ｌ ｂ ＩＷ 软件设计上位机程序 ， Ｉ ａＶ Ｅ 成功地 实现 了Ｃ Ｎ总 Ａ
（ ｃｏｌｆＥｎｉｅｒ ｇ，ｏ ｔ Ｃ ｉａＡ ｒ ｕｔｒｌＵ ｉ ｒｔ， ｕ ｎｚｏ １６ ２ Ｇ ａｇ ｏｇ，ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｇｎｅｉ Ｓｕｈ ｈｎ ｇｉ ｌ ａ ｎｖ ｓｙ Ｇ ａｇｈｕ５ ０ ４ ， ｕ ｎｄ ｎ Ｃ ｉ ｎ ｃ ｕ ｅｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉ ｔ ｄ ｃ ｓａ Ｃ ｈ ａ ｅ ｒ ｕ ｅ ＡＮ ｕ — ａ ｅ ｏ ｎ ｏ ｂ ｓｂ ｓ ｄ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ ｓ ｓ ｍ． ｈ ｙ ｔｍ ｓ ｓ ｔ ｏ Ｃ ｎｃ ｔ ｙ ｔ ｏ ｅ Ｔ ｅｓ ｓｅ ｕ ｅ ｗ ＡＮ ｏ ｅ ｏ ｎ ｄ ｓｔ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｅ ｅ ｃ ｔ ｅ ， ｎ ｏ ｎｃ ｔ ａ ｈ ｏｈ ｒ ｏ ｅ
基于LabVIEW的发动机性能测试系统的研究
农 机 化 研 究
第 ３期
基 于 Ｌ 的 发 动 机 性 能 测 试 系 统 的 研 究 ａ ｌ Ｗ ｂ Ｅ Ｖ
张 晓娟 ，师 帅 兵 ，张 慧 鹏 ，程 琴 ，彭 君 建
（ 北 农 林 科 技 大 学 机 械 与 电 子 工 程 学 院， 西 杨 凌 ７ ２ ｏ ） 西 陕 １ ｌ ｏ
０ 引 言
随 着 社 会 的 不 断 发 展 ， 现 代 工 业 生 产 中人 们 在 对 测 试 方 法 和测 试 设 备 的 要 求 越 来 越 高 。 传统 的测 试 方 法 ， 求 硬 件 仪 器 设 备 较 多 、成 本 较 高 ， 很 多 要 且 设 备 不能 集 中在 一 起 。 ２ 自 ０世 纪 ９ ０年代 以 来 ， 在计 算 机 技 术 的推 动 下 ， 以虚 拟 仪 器 为 标 志 的 通 用 化 、 智
油 耗 、一 些 常 用 压 力 及 温 度 等 。通 过 在 发 动 机 测 试
系统 中采 用 虚 拟 仪 器 技 术 ，将 能 大 大地 减 少 各 种 控 制 按 钮 、开 关 ，从 而 不 仅 可 降低 制 造 成 本 ，而 且 使
系 统 功 能 更 灵 活 、可 塑 性 更 强 、易 于 扩 展 。 本 文 所 开 发 的 发 动 机 性 能 测 试 系 统 是 利 用 美 国 Ｎ 公 司 的 Ｇ语 言 （ 图像 语 言） ａ Ｖ Ｅ Ｉ 即 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ编 制 的 。
系统 运 行 的 情 况 对 整 个 系统 进 行 改 进 。
１１ 硬 件 组 成 ．
使 得 测 量 仪 器 和数 据 采 集 系 统 的 设 计 方 法 和实 现 技 术 产 生 了深 刻 的变 化 …。 虚 拟 仪 器 技 术 是 计 算 机 与 测 试 技 术 相 结 合 的产 物 。利 用 虚 拟 仪 器 开 发 软 件 ， 将 能 提 高 测 试 系统 的整 体 水 平 和集 成 程 度 ，缩 短 软
基于Labview的CAN总线通信仿真
基于虚拟仪器的CAN总线通信仿真控制器局部网(CAN —CONTROLLERAREANETWORK )是BOSCH公司为现代汽车监测和控制领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。
CAN 是一种多主方式的串行通讯总线。
一个由CAN 总线构成的单一网络中．理论上可以挂接无数个节点。
实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。
CAN 可提供高达1Mbit/s 的数据传输速率．这使实时控制变得非常容易。
另外。
硬件的错误检定特性也增强了CAN 的抗电磁干扰能力。
CAN 总线有以下特点：1) CAN 可以是对等结构，即多主机工作方式，网络上任意一个节点可以在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，不分主从，通讯方式灵活。
2) CAN 网络上的节点可以分为不同的优先级，满足不同的实时需要。
3) CAN 采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点自动停止发送，在网络负载很重的情况下不会出现网络瘫痪。
4) CAN 可以点对点、点对多点、点对网络的方式发送和接收数据，通讯距离最远10km(5kb/s)，节点数目可达110个。
5) CAN采用的是短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，具有CR(校验和其它检测措施，数据出错几率极小。
CAN 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭功能，不会影响总线上其它节点操作。
6) 通讯介质采用廉价的双绞线，无特殊要求，用户接口简单，容易构成用户系统。
1 CAN总线工作机理1.1 位仲裁要对数据进行实时处理。
就必须将数据快速传送，这就要求数据的物理传输通路有较高的速度。
在几个站同时需要发送数据时．要求快速地进行总线分配。
实时处理通过网络交换的紧急数据有较大的不同。
一个快速变化的物理量。
如汽车引擎负载，将比类似汽车引擎温度这样相对变化较慢的物理量更频繁地传送数据并要求更短的延时。
基于CAN总线的发动机虚拟仪表数据采集系统的设计
虚拟仪 表 可以使 多种仪 表共 享计算 机资 源和数 据采
集设 备 ， 而大大 增强 了仪表 的功 能和 降低 了成本 。 从
应用 现场 总线 与虚拟 仪表 技术相 融合 的测控 系统将
一
母周
会充 分发 挥这 两种技 术 的优势 ，形成 互补 。可 以预
见 ．现场 总线与 虚拟 仪表 技术 的融合将 是工业 自动
ｌ ９
率低 ， 般 在 １ 以 内 ， 一 Ｋ 而且 往 往 附加 了很 多 干 扰 ，
值 的变 化 量 。 因此 对 它 们 的 调 理 电路 原 理 基 本 相
同 ， 是 参 数 有 所 不 同 。 如 图 ４所 示 。 只
前 置 调 理 电路 的仪 表 采 集 系 统 的 结 构 设 计
本 文 的数据 采集 系统 主要完 成传感 信号 的处理
以及 对 发 动 机 的工 况 数 据 采 集并 将 数据 通 过 Ｃ Ｎ Ａ
要想 得到精 确 的测 量数 据 ，传感 器的选 择是非
常重要 的 ， 因此 ， 本文频 率信 号的测量 选用具 有 良好
１ ８
内 燃 机 与 配 件
２ １ 年第 ５ ０１ 期
基 于 ＣＡＮ总线 的发 动机虚 拟 仪表 数 据 采集 系统 的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ｑ ｉｉｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｇ ｎｅＶｉｔ ａ ｎ ｔｕ ｅ ｓｇ ｆＤａ ａ Ａｃ ｕ ｓｔｏ ｙ ｔｍ ｆ ｒ Ｅｎ ｉ ｒ ｕ ｌＩ ｓｒ ｍ ｎｔ Ｂａ ｅ ｎ ＣＡＮ ｓｄｏ ＢＵＳ
低 速性能 和抗 干扰性能 的霍尔式 传感 器 。车速 传感
器输 出的不 是标 准的方 波信号 ，输入 的脉 冲信号频
总线送 上位 机 。具体是 以 飞思卡 尔公 司生产 的微控
Labview发动机性能测试系统开发与测试
目录第一章绪论 (2)1.1 课题研究的意义 (2)1.2 国内外的研究现状 (3)1.3 本课题的研究任务 (4)第二章虚拟仪器技术 (5)2.1 虚拟仪器概念 (5)2.1.1 虚拟仪器的定义 (5)2.1.2 虚拟仪器的特点 (5)2.2 虚拟仪器的结构 (6)2.2.1硬件部分 (6)2.2.2 软件部分 (7)2.3 虚拟仪器的开发品台——labview (8)2.3.1labview的概述 (8)2.3.2 labview的优点 (10)2.3.3 labview的应用 (11)2.4 虚拟仪器的发展 (11)2.5 本章小结 (12)3.1 测试系统的功能及设计要求 (13)3.1.2测试系统的整体设计要求 (13)3.2 系统的整体设计方案 (13)3.3.3软件平台的选择 (14)第四章软件模块的设计与编写 (14)4.1检测系统的总体框架设计 (14)4.2登陆界面程序的编写与设计 (14)4.3 主演示界面程序的设计与编写 (15)4.4怠速性能测试程序模块的设计与编写 (16)4.5负荷/万有特性测试程序模块的设计与编写 (18)第五章总结与展望 (19)5.1总结 (19)5.2 课题展望 (20)第一章绪论1.1 课题研究的意义随着时代的进步，汽车已然成为人们日常生活中不可或缺的代步工具，随着具名生活水平的不断提高，我国汽车的保有量越来越大。
在此同时，人们对汽车性能的要求也是越来越高了，人们追求的不但是汽车的使用功能，而是更多的关注于汽车的安全性，舒适性，环保性等因此节能减排，环保以及提高汽车舒适性等一系列问题都硬气了人们的高度关注。
汽车的核心——发动机都直接或间接的影响着汽车的一些主要的基本技术技能。
因而对发动机性能的检测成为了当今汽车行业评估汽车性能的重要手段，同时也是最科学的依据。
在检测过程中，我们要对运行中的发动机进行详细的检测、分析，从而得出发动机的综合性能指标。
基于LabVIEW的航空发动机附件试验器测控系统
论文题目：基于LabVIEW的航空发动机附件试验器测控系统专业：检测技术及自动化装置硕士生：周彩霞（签名）指导教师：黄梦涛（签名）摘要航空发动机燃油系统的试验在整个发动机附件试验中至关重要，而试验台测控系统的性能也直接影响着试验的效果。
鉴于原有的试验台测控系统手工操作居多，自动化程度不高，随着近年来航空业的迅猛发展，原有的现场手工控制技术已无法满足实际需求，在一定程度上阻碍了航空燃油附件试验的发展。
为提高试验台测控系统的自动化程度，实现试验数据的集中控制和储存，有必要研发一套可实时测控的航空发动机附件试验器测控系统。
系统通过各种传感器或变送器采集现场数据。
压力/压差信号通过接线端子板及数据采集卡送入工控机，而温度、流量及转速信号则先送入对应的智能仪表再通过通讯模块送入多串口卡进入工控机。
软件的设计上，采用了NI公司的LabVIEW作为开发平台。
LabVIEW软件具有强大的画面显示和数据处理功能，能支持多种通信协议。
本系统实现了现场数据显示处理存储，历史数据查询以及打印输出等功能。
本文介绍了系统调试情况，分析并解决了系统在数据采集、仪表通讯、电子控制中出现的问题。
最后，在电子控制器调参繁杂及抗干扰能力不强的问题上，本文利用模糊自整定PID控制器进行改进，并通过MATLAB仿真证实改进后的控制器能提高系统稳定性。
航空发动机附件试验器测控系统现已交付用户，经过一段时间的使用，本系统硬件，软件均运行良好，达到了设计要求。
关键词：现场测控；智能仪表；PID；LabVIEW；仪表通讯；模糊控制研究类型：应用研究Subject:T ester C ontrol S ystem of A ero E ngine A ccessory Based on the LabVIEWSpecialty:Detection Technology and Automatic EquipmentName:Z hou Caixia（Signature）Instructor:H uang Mengtao（Signature）ABSTRACTAero engine fuel system testing in the annex is crucial to the engine test which directly affects the performance of test results.In recent years,with the rapid development of the aviation industry,the original tester of manual control technology can not meet the actual needs,and to some extent it hinders the development of Aero engine Fuel Pump test because the original test measurement and control system has more manual operations and the degree of automation is not high.In order to improve the automation degree of the test system and make sure that the test data can be centralized controlled and stored,it is necessary to develop a set of real-time monitoring and control of aero engine accessory tester control system.The system acquires field data through a variety of sensors or transmitters.The pressure and differential pressure signals are sent into the computer through the terminal boards and the data acquisition cards,while the temperature,flow rate and rotation speed signals are first fed into the corresponding intelligent instrument equipments and then sent into the serial card of the computer through the communication modules.The NI company's LabVIEW software,which has the advantages of powerful display and data processing,and can support a variety of communication protocols,is adopted to design the software.By the use of LabVIEW software,this system can realize the function of scene data displaying and processing,historical data storage and query,and printing output.The thesis introduces the situations of debugging system by the combination of software and hardware,and it analyses and solves the problems of data acquisition,communication instrument and electronic control.Finally,for the problems that the parameter adjustment of electronic controller is multifarious and that its anti interference ability is not strong,the thesis proposes to use the fuzzy self-tuning PID controller to improve the performance of the system,which has proved the superiority through the simulation in MATLAB.Aero engine accessory tester control system has been used,and after a period of using, the system works well,which achieves the design requirements.words::Field measurement and control the instrument of communication PID Key wordsLabVIEW intelligent instrument fuzzy controlThesis:Application Research目录目录1绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2课题研究领域国内外的研究动态 (2)1.3课题研究的内容 (4)1.4论文结构 (5)2航空发动机附件试验器测控系统的总体设计 (7)2.1航空发动机附件试验器简介 (7)2.2试验器测控系统设计要求 (8)2.3测控系统整体设计 (10)2.4PCI总线结构的测控系统 (12)2.5智能仪表通讯结构的测控系统 (15)2.6本章小结 (18)3试验器测控系统的软件设计 (19)3.1软件系统设计原则及系统功能确定 (19)3.2基于L AB VIEW的数据采集 (20)3.2.1LabVIEW与智能仪表的通讯 (20)3.2.2LabVIEW在PCI总线结构中的应用 (23)3.3数据处理 (29)3.4数据存储 (31)3.5报表打印功能 (33)3.6图形显示界面设计 (33)3.7本章小结 (34)4试验器测控系统调试及实现 (35)4.1系统调试中出现的问题及解决方法 (35)4.2系统实现 (36)4.3本章小结 (40)5试验器测控系统的算法改进 (41)5.1常用的模糊控制器 (41)5.1.1单独模糊控制器 (41)西安科技大学硕士学位论文5.1.2混合式模糊PID控制器 (42)5.1.3开关式模糊PID控制器 (42)5.1.4自整定模糊PID控制器 (43)5.2系统控制器的改进 (43)5.2.1确定输入输出变量及系统模糊化 (44)5.2.2设定模糊规则 (46)5.2.3模糊推理选择及系统清晰化 (47)5.2.4MATLAB仿真 (48)5.3本章小结 (52)6结论 (53)6.1总结 (53)6.2展望 (53)致谢 (55)参考文献 (56)附录 (60)1绪论1绪论1.1课题研究的背景飞机发动机是飞机的心脏，也称为航空发动机。
基于LabVIEW发动机试验台控制系统的设计与实现
2020e6f33 i49j i6k3Jun.2020Eoi.49No.6 3333(g)}57h33333MaoUoneDesogn and ManulaotueongEngoneeeongD"#!10.3969*+.ossn.2095-5092.2020.06.010R La'E#E@e%]gDE&)\!/"OR'*)7hb#9!3459000$34!D,41e S=/~i y!b Z/0!X Y DG H La'c E#E@=41~~vw<"<Z c:)DAC*6x41=y E}L 输到计算机，此外还开发了一个用户界面!用于通过La'EIEW执行必要的过程°实验结果表明，在发动机测试过程中，控制系统可以精确调整测功机的负载、油耗和所需的转速，可在界面上看\%i)41e/%i p-*!}Yl1!”•}—"567!动机#试验#测机#载#c:89:;<!U463.6333=>?@A!A333=BC<!2095-5092"2020#06-0047-05近年来，随着我国机动车数量的急剧增加，节KM%P—QJ%RX ih X议事日程。
由此对乘用车发动机性能的要求也相Z（B动机）}5，B动机量化生产，甚至发动机维修,都需要完整的发动机＞能•V，O T 在了新测试设备的开发上。
在发动机测试期间，研h pl}D数，N%［&数据，如能使用计算机控制的、自动化的发动机测试单元，可更快捷方便地进行高精度测试。
La'EIEW是一种功能强大的工程图形化编程环境，在全球范围内已得到广泛使用&1'（由于La'EIEW可以连接多个数据采集卡，并且它是基于数据流执行程序的，因此La'EIEW被广泛用于数据采集%数据分析和数据控制。
使用La'EIEW 可以创建可视的、灵活的和可扩展的实验室程序&2'（计算机控制的发动机测试单元应具有大量的8E*"数E*"（B于，|G-数据采集卡作为计算机I/O设备，选择La'EIEW 程环境（基于计机控制的动机动试控制用于发动机传动部件的仿真，这对排放分析和减排的实具有的&3（在使用发动机测试装置的情况下,汽车尾气排放分析存在统计误差和系统误差&3'（通过使用计算机控制的动机试控制单元，创建行?程，是V F_的析（&4'计个控制单元，实'动机试验装置和测功机的控制，并且已经在设计的控制单元上对柴油机进行了测试，获得了成功的实验结果（文献&5'设计了一个用户系统来控制发动机试单元上的功机，计的系统:在的工下实'自动化（&6'在La'EEEW程序中设计了一个接口用于发动机测试。
基于LabVIEW和CAN总线的汽车发动机检测系统
表１ 基于ＯＳＩ模型汽车ＣＡＮ总 线各层 的诊 断协议
应用层
ＩＳＯ １５７６５．．３
ＩＳＯ １５ｏ３１—５
２ 基于 ＣＡＮ 通信的车载诊断协议
为 ｌ ｒ便 于 对 车 辆 排 放 进 行 检 测 ，汽 车 车 载 诊断 （ＯＢＤ）系统 中对 基于 ＣＡＮ总 线 的 网络 各 层所 使 用的 标 准进 行 了规 定 ，如 表 １ 所 示 。
本课题 所设 计 的汽 车 发动机测 控 教学 系 统 主 要借助于 通用ＯＢＤ诊断协 议中的 应用 层 协议Ｕ￣ＩＳＯ １５０３ｌ＿５协议 ，实现汽车在线检 测 与故障诊断模块 。
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链蹈层 物理匿
无 无 无 ｌＳＯ １６７６５－２ ＩＳＯ １１９８９—１ ＩＳＯ １１８９８—１
Ａ ＵＴ ｏ ＰＡ Ｒ ＴＳ Ｉ
基 于 ＬａｂＶＩ ＥＷ 和 ＣＡＮ 总线 的汽 车发动机检测系 统
王 昊 吴 勇 １ 山东信息职业技 术学院 山东省潍坊市 ２６１０６１ ２．山东海事职业学 院 山东省 潍坊市 ２６１ １０８
基于Labview的汽车发动机测控平台设计
基于Labview的汽车发动机测控平台设计作者：李秀斌来源：《汽车世界·车辆工程技术（下）》2020年第02期摘要：本研究基于对发动机工作原理及常规参数的了解，采用Labview 软件对操作界面进行设计，并对上位机软件程序进行编写，在上位机与下位机之间连接RS232串口通信实现数据传输。
基于虚拟仪器测控平台对测控平台进行开发，丰富了测控功能，提高了效率。
利用虚拟仪器技术并配合外在硬件，构成的发动机检测设备具有完整、高效及自动化等特点，对于改进提高发动机性能具有十分重要的意义。
关键词：Labview;测控平台设计;汽车发动机1 前言随着经济全球化日趋明显的形式，有力促进了汽车业的发展，使我国汽车发展产生新的高度，随着对车的需求逐渐提高，明显增长了人均汽车保有量。
发动机是汽车中最重要的动力总成和重要行驶动力，其很多性能参数都与发动机质量具有重要关系，因此，创建良好的汽车发动机测控平台对于提高汽车发动机性能和整车性能非常重要。
本研究围绕搭建测控平台及其实现功能，分别介绍了设计Labview前面板操作界面控件和编制后面板程序，详细分析了该测控平台的功能，并阐述了编写后面板程序的主要流程。
2 基于Labview的汽车发动机测控平台界面设计2.1 创建发动机数据测控控件对发动机运转的监测主要有发动机左右缸头和排气温度两个主要参数，基于发动机内或排气口温度传感器中安装并向下位机数据进行传输，将数据经串口向上位机发送，实时显示在操作界面上，将其数据通过程序设计向表格中记录。
采用右键选择控件的创建方式，在经典数值里选择经典温度计，再将所需名字输入到属性中，创建方式类似于温度控件。
对发动机经济性能主要采用油耗这一重要的衡量参数指标，对发动机动力性能衡量的一个重要指标就是转矩，可采用图表形式进行反映。
发动机转速与发动机有效功率或完成的单位时间内工作次数具有一定关系，也就是随着转速不同，发动机有效功率产生相应变化。
基于LabVIEW的汽车发动机工作特性测试系统设计
基于LabVIEW的汽车发动机工作特性测试系统设计
杨亚萍
【期刊名称】《西安航空技术高等专科学校学报》
【年(卷),期】2017(035)001
【摘要】常规汽车发动机工作特性的测试方法存在成本大、效率低、实验设备不足等问题。
采用虚拟仪器技术设计发动机工作特性仿真程序，利用555定时器建立仿真电路模拟发动机的转速信号、油门信号、负载信号，通过数据采集卡进行数据的采集和处理，提出基于 LabVIEW的汽车发动机工作特性测试系统，实现汽车发动机工作特性的即时检测、数据采集、数据分析和结果显示。
【总页数】3页(P50-52)
【作者】杨亚萍
【作者单位】西安航空学院车辆工程学院，陕西西安 710077
【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.基于LabVIEW的汽车发动机工作特性测试系统设计 [J], 杨亚萍;
2.基于LabVIEW的压缩机热态特性测试系统设计 [J], 王增丽;李凤迪;王皓;李强;冯全科
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基于LabVIEW的汽车发动机油耗与动力性能测试系统设计
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计基于LabVIEW的汽车发动机油耗与动力性能测试系统设计廖燕辉广州华夏职业学院 广东省广州市 510935摘 要： 运用NI公司的数据采集卡把发动机和PC机中的LabVIEW程序连接起来，搭建汽车发动机油耗与动力性能的虚拟仪器测试平台，研究发动机的动力性能和油耗。
用LabVIEW（虚拟仪器）软件编写程序、收集发动机的转速和喷油脉冲宽度，检测发动机的扭矩（动力性）和油耗（喷油量）。
关键词：LabVIEW；发动机油耗；动力性能1 引言各大厂商不断地投入巨资开展新能源汽车的研究，希望在市场竞争中保持竞争力。
尽管新能源汽车成为了汽车工业的发展方向，可是新上市新能源汽车中的燃油发动机配电动机驱动的车型仍然使用了燃油发动机、而且中国2亿多辆的汽车保有量中大部分还在用燃油发动机。
因此，开发低成本的、能够快速、便捷地检测油耗和动力性能的装置，对内燃机的油耗和动力性能进行有效的监测，是有意义的。
国内外的研究者为了使发动机的动力性和经济性达到更高的标准，不断地致力于发动机的各类测试与研究工作。
使用传统的设备（测功机、扭矩测试仪）测试发动机的功率、扭矩，购置测功机或扭矩测试仪的费用动辄几万到几十万不等；用传统的第五轮仪测试汽车的加速性能（动力性能）、燃油经济性能（油耗），一套第五轮仪的价格也要几万元。
高昂的设备费用，使很多研究人员一筹莫展，阻碍了他们的研究进展。
用传统的方法测试发动机的动力性能，不但成本很高，便捷性也远远不够。
2 设计目标测功机和第五轮仪的购置费用高昂，便捷性也较低，为了克服这些问题，本设计的总体目标是在低成本、快速、便捷和准确的前提下，使用 LabVIEW平台设计程序，这个程序能够根据发动机的运行情况，准确地计算出发动机的扭矩和油耗。
通过实验的方式找到计算油耗的数学公式，并在LabVIEW程序中使用这条数学公式来准确地计算油耗；通过查找文献的方法，确定能够准确地计算发动机扭矩的数学公式，并在LabVIEW程序使用这条数学公式来准确地计算发动机的扭矩大小。
基于CAN总线的LabVIEW发动机测试虚拟系统的设计
基于CAN总线的LabVIEW发动机测试虚拟系统的设计李岩;杨世文;李鹏字【摘要】本文设计了基于CAN总线的检测系统,阐述了开放式虚拟仪器平台LabVIEW的特点,并介绍了在该平台上使用CAN数据采集卡进行数据采集的连接库的设计方法.在此基础上开发了一个由计算机控制的数据处理系统,并对发动机主要信号的采集、处理.本系统实现了CAN网络的数据采集、数据处理和数据存储,达到了预期的效果.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2011(018)004【总页数】3页(P45-47)【关键词】CAN;数据采集;虚拟技术;测试【作者】李岩;杨世文;李鹏字【作者单位】中北大学,太原030051;中北大学,太原030051;中北大学,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TK414.30 概述CAN总线是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，通信速率可达1Mbit/s(传输距离为40m)，通信距离可达10km(传输速率为5kbit/s)。
CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。
由于其采用CRC－16的校验方式，误码率仅为3×10－5。
早在20世纪80年代，德国的BOSCH公司就提出了一种新型的串行总线—控制器局域网(Control Area Network，CAN)用来解决汽车内部的复杂硬信号接线，解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
BOSCH公司在现代汽车技术中领先推出的CAN总线，由于其卓越的性能、极高的可靠性、独特灵活的设计和低廉的价格现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。
由于CAN总线极高的可靠性，从而使应用层通信协议得以大大简化。
CAN总线具有较强的纠错能力、支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。
当节点严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断该节点与总线的联系，使通信线上的其他节点的通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。
(仅供参考)labview汽车CAN_总线
摘要随着欧Ⅴ排放法规的颁布实施，国际对汽车尾气排放也是越来越加的严格，所以降低汽车尾气排放迫在眉睫。
然而，只有通过加强对汽车的电子控制管理，这一最经济有效的办法才是适合中国的汽车工业。
汽车CAN总线网络是汽车电子控制管理系统中不可获取的重要组成部分。
它就相当于一个公共的信号通道，被用来传输各种汽车传感信号。
比如动力系统信号，传动系统信号，底盘系统信号，车身系统信号以及执行器信号等一些其他的信号。
本课题基于虚拟仪器LabVIEW程序开发的汽车CAN总线仿真软件，不仅能够实现实时监测汽车CAN总线信号，而且还能发送模拟的汽车CAN报文。
依据本思路建立的简易、廉价、便携的CAN总线通信仿真软件一方面可以模拟实际汽车当中的各种CAN报文的发送和接收，同时还可以与实际的汽车CAN总线进行通讯，从而通过该仿真软件可以实时的监测到汽车真实CAN网络当中的各种信号并以虚拟的仪表仪器直观的显示出来，从而降低了真实仪表仪器的成本，提高了经济性；另一方面，可以通过该仿真软件作为教学软件，让学生了解CAN总线技术和协议，提高学生对CAN总线网络的认知，同时还可以提高学生们的动手编程能力，从而来提高学生编程的系统构架。
关键词：欧Ⅴ，仿真，CAN总线，模型，通信AbstractAs European V emission regulation was published,international requirement about vehicles' exhaust gas emission is sharper and sharper.So reducing cars' emission is our task what must be done now! And strengthening electric controlling about vehicles is a economic way which is optimal to China's car industry.CAN—BUS net is an indispensable part in cars' electric control and management. It works as common access to transmit variable sensors' signals such as dynamic system's signals、transmission system's signals、automobile chassis system's signals、car body system's signals、actuators' signals and so on.The issue based on a vehicles' CAN—BUS simulation software developed by LabVIEW programme,not only can monitor cars' CAN—BUS real—time signals, but also can send simulative cars' CAN—BUS message. On account of the idea above, this paper finished a simple、economic and convenient CAN—BUS communicative simulation software. On the one hand, the software is used to simulate CAN—BUS message' sending and receiving. It can communicate with real cars' CAN—BUS net monitoring cars' variable signals in its real CAN—BUS shown by virtual dashbord which is economic because of lowering the costing of real dashbord. On the other hand,the simulation software can be used in education showing students the skill and deal of CAN—BUS net, making them know of CAN—BUS net. And what's more, students' programming ability is improving, so is students' idea about programming' system framework.Key words: European V, simulation, CAN—BUS， model,communication目 录1 绪论 (1)1.1背景概况 (1)1.1.1汽车CAN总线概述 (1)1.1.2LabVIEW的概述 (2)1.1.3汽车CAN总线仿真软件发展 (2)1.2 国内研究现状 (3)1.2课题研究的内容和意义 (3)1.4 主要工作 (4)2 系统的硬件结构 (5)2.1 PC机 (5)2.2 CAN接口卡 (5)3 系统的软件设计 (7)3.1 软件系统设计 (7)3.2 软件的前面板设计 (8)3.3 软件的后面板设计 (11)3.3.1 软件设备的打开和关闭 (12)3.3.2 CAN总线配置 (14)3.3.3 CAN报文组成 (18)3.3.3 CAN报文内容组成及发送 (18)3.3.4 CAN报文接收及拆分显示 (21)3.3.5 CAN报文列表及保存 (25)3.3.6 软件后面板总程序图 (28)4 测试结果与验证 (30)4.1 仿真软件CAN报文的发送和接收测试 (30)4.2 集成测试 (34)5 突破的技术难点总结 (37)结论与展望 (38)致谢 ........................................ 错误！未定义书签。
基于LabVIEW的发动机振动测试系统的开发
基于LabVIEW的发动机振动测试系统的开发
徐礼超
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2007(000)012
【摘要】汽车发动机产生故障时,其关联部位的振动量将会有不同程度的增大,通过检测振动量可诊断发动机状态与故障信息.传统的检测仪器由于投资大、检测准确性及可靠性较差等缺陷,在实际应用中受到很大的制约.针对这种检测现状,基于先进的虚拟仪器技术,借助于传感器、信号调理器和数据采集卡等基本硬件,应用NI LabVIEW软件编制了振动数据采集与处理程序,研发了发动机振动测试系统,并将其应用于发动机缸盖螺栓拧紧力矩与机体振动量关系的振动测试中,得到了机体振动量较小时对应的螺栓最佳拧紧力矩范围,并与发动机生产厂家推荐的数据相吻合,从而验证了振动测试系统的可行性和正确性,为发动机振动测试提供了一种新的方法与途径,也为其他类似的振动测试与相关分析提供了参考.
【总页数】4页(P176-179)
【作者】徐礼超
【作者单位】淮阴工学院,江苏,淮安,223001
【正文语种】中文
【中图分类】TK417;U464
【相关文献】
1.基于LabVIEW的汽车发动机振动测试系统 [J], 杨正才;张庆永;邓召文
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基于LabVIEW的发动机振动测试分析
基于LabVIEW的发动机振动测试分析乔斌【摘要】发动机的振动不仅影响其工作性能和使用寿命，同时也降低了乘坐的舒适性，另外振动信号在一定程度上还反映出发动机的技术状况和故障状态。
基于虚拟仪器测试系统的发动机振动测试对某发动机进行振动试验，通过硬件的组成和软件的设计，采集发动机振动的信号并分析，主要通过信号的频谱分析、自相关计算和小波分析等手段，对发动机振动信号进行测试分析。
通过对采集到的发动机振动参数进行分析，为发动机振动源的找寻或故障诊断提供重要的理论依据。
%Engine vibration not only influences engine in the whole system structure and working performance and working life, but also reduces the smoothness of the driving and passenger’s comfort. The engine vibration signal is the symptom of engine technology and information carrier fault. Therefore, it is particularly important to do an engine vibration test based on virtual instrument. By the hardware configuration and software design, engine vibration signal was obtained and analyzed. Mainly through the spectral analysis of signals, the relevant calculation methods and wavelet analysis, the testing signal of engine vibration were analyzed. The analysis of engine parameters provides a theoretical basis for the seeking of engine vibration source and found fault diagnosis.【期刊名称】《重庆三峡学院学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P52-56,78)【关键词】虚拟仪器;振动;发动机;测试分析【作者】乔斌【作者单位】芜湖职业技术学院信息工程学院，安徽芜湖 241006【正文语种】中文【中图分类】U467.21 发动机振动测试分析的国内外现状在汽车整车中，发动机总成作为一个重要的部分，在实际运行过程中它既是一个激源，同时又是一个受迫振动体.发动机的振动不仅可以对其本身的正常工作产生一定的影响，还会影响汽车整体的性能，比如乘坐的舒适性和行驶的平顺性，另外还可以通过发动机的异常振动发现汽车引擎的故障并及时排除.因此为了研究和控制发动机振动带来的危害，世界各大汽车强国相继设立了专门的发动机振动监控中心，目的就是在研究发动机振动的基础上能有所突破，要找到一个新的方法，以减少发动机的振动或迅速排除故障[1].因此，对发动机振动性能研究确实对汽车的发展具有重要意义.本文在国内外发展的基础上，寻求突破和创新，基于虚拟仪器进行发动机振动测试系统的开发，设计一种全新的发动机振动性能测试分析系统.在国内和国外，最初绝大多数的发动机噪声与振动控制研究是基于振动原理.据相关部门统计，目前，仅我国就有几百家研究所或机构从事发动机振动的研究与控制.随着世界汽车保有量的逐年增加，世界范围内的发动机振动噪声控制的学术论坛等非常的活跃，我国在这方面的研究也有高昂的积极性，发表高水准的论文上千篇，相关的杂志等也数十种，这对我国汽车行业的发展产生了积极的促进作用[2].在汽车发动机振动的研究中，其主要任务之一是如何有效地控制和降低发动机的振动，另外对发动机异常振动发生之后的原因分析也是其重要的任务，根据分析的原因寻求突破，比如选用新型材料或是对某些零部件进行改进设计以及加工工艺的提升等.近年来，随着计算机技术的快速发展，另外得益于虚拟仿真技术的突飞猛进，国外许多汽车制造商开始尝试将虚拟技术运用到实际发动机振动研究方面，并取得了不错的进展[3].而我国近几年才开始着手这方面的研究，起步较晚，发展较慢，这是我国现如今的发动机振动发展现状，尽管如此，仍然取得了可观的成果.当今发动机振动分析的大环境下，以前比较传统的、笨重的测试仪器已经逐渐淡化出人们的视线，取而代之的是更加简单、准确，更易操作的虚拟仪器技术担当了振动测试的大梁.不得不说，正是计算机的引入，虚拟测试技术的应用，使得发动机振动的检测更加方便快捷，可以达到采集实时数据并进行实时分析的要求，减轻了研究人员的任务，这样可以让振动研究工程师们能有更多的精力去研究如何控制振动和降低振动[4].本文也是一次将计算机技术与虚拟测试技术一体化用于发动机振动检测、分析的大胆尝试，通过分析试验数据，判断发动机振动是否异常，从而分析出发动机的故障所在.通过测试一台发动机振动信号的大小，规律等来识别发动机的主要振源，得出发动机降噪减振的策略.2 发动机振动的基本理论分析汽车发动机在运行时，不断遭受着各种有规律性的振动力的作用，还有各种无规律可循的大小不一的冲击力也对发动机进行作用，但是由于这种无规律的冲击力在很短的时间内作用在发动机气缸上，活塞上产生的振动很容易被发动机的阻尼减弱，没有对发动机产生强烈的振动.因此，最终导致发动机振动的主要原因是活塞在上下运动过程中所受的周期性的力，比如，发动机气缸里面的混合气周期性的变化，活塞曲柄连杆机构周期性的运动等等，这些周期性的惯性力导致发动机在运行时产生振动和噪声，另外还有一些部件容易受到离心力作用，主要针对旋转部件也产生一定的振动作用.2.1 气缸内燃气压力燃气压力发生在发动机的内部，发动机气缸里面的可燃混合气经历压缩、燃烧、做功的阶段，在燃烧膨胀做功阶段中气体会发生剧烈的变化致使活塞产生振动，如果不正常燃烧更容易产生燃烧波峰而爆燃，出现发动机振动异常.通过测试分析，可以得出发动机燃烧的故障.2.2 运动部件惯性力2.2.1 活塞连杆的往复惯性力内燃机在工作时，各个气缸中，活塞和连杆经过四个冲程的往复运动，对其进行受力分析，得活塞连杆所受的力：由公式（1）可得，前级惯性力正好等同于曲轴的运动频率，而后级为曲轴运动频率的两倍，同时该惯性力与mrec成正比.另外，发现前级力在偶数缸的工作中，所受的力会相互抵消掉，相比较而言，后级在原来的基础上又一次的加倍其大小.最终得出，引起发动机振动的最直接原因是后级惯性力的叠加造成的.2.2.2 曲柄连杆机构的离心惯性力由于结构的设计原因，曲柄连杆机构的偏心设计，让其在运动过程中无法避免的产生离心力，所受的力为：通过公式（2）可以得知，其惯性力的大小与mt成正比，所以在发动机设计中通常采用平衡杆的措施来减弱该惯性力产生的振动效果.2.3 运动部件的重力发动机内部各零部件都会受到重力的影响，在重力的作用下，发动机运动部件会收到相应的重力分力，重力的径向分力或者是切向分力均能使发动机运转时产生振动[5].3 发动机振动测试系统的开发3.1 测试系统硬件组成部分硬件系统采用结构进行设计，首先通过传感器采集信号，经过信号放大以后进行信号的调理，经数据采集卡进行数据的采集和后续的分析存储等工作.系统硬件组成部分如图1所示：图1 系统硬件组成方案图硬件组成部分中，振动信号选用PXI-4498动态数据信号采集卡；而发动机的转速信号采用PXI-6289多功能数据采集卡，而噪声部分直接通过串口连接信号采集仪器.3.2 测试系统软件设计部分系统的软件部分采用硬件相关联的LabVIEW软件进行编程开发，根据硬件组成部分的总体设计.开发测试系统的软件部分如图2所示：图2 系统软件设计程序图发动机振动测试系统程序图中主要由三大部分组成，第一部分为信号采集通道的选择，其中采集转速信号只有一个传感器即一个通道，而振动信号则需要三个传感器即三个通道，分别采集发动机缸盖三个方向的振动信号；第二部分为信号的储存部分，用于采集信号的存储便于以后处理分析；第三部分为信号的处理和分析，也是系统中最重要的部分，主要针对发动机振动信号进行全方位的分析，振动信号分析如图3所示：图3 振动信号分析的图自相关计算是指振动信号在某两个瞬时值之间的相关关联的关系，是对随机振动信号的一种时域分析，自相关函数为：通过自相关波形图，可以清楚直观的分析出随机无规则信号里面的周期函数，从而判断随机嘈杂的信号中固定的振动成分.小波分析是将高频率、复杂的振动信号分层次化细分，逐步分析出振动信号里面有用的振动频率，大大提高了频谱分析的准确率.连续小波变换为：通过小波分析，可以将原多频率、多层次的振动信号分解成若干个频率不同的波段信号，便于分析和处理.4 发动机振动的试验分析4.1 发动机怠速下振动试验分析连接好硬件部分后对某发动机进行怠速下缸盖处的振动信号采集.试验开始时，当发动机启动的瞬间，可以看到明显而杂乱的振动波形，经频谱、自相关和功率谱密度分析以后可发现，有过大或过小的分析波形，振动波形不再平稳，可以断定发动机启动瞬间振动异常，其主要原因是在启动的时候，发动机由静止状态逐渐进入运转时，零部件的固有频率和发动机振动频率相等时产生共振所引起的发动机振动过大.当发动机逐渐进入怠速状态时，发动机运转比较平稳，很容易显示发动机噪声和振动异常的问题，因此，试验选择发动机怠速下进行.如图4所示的是发动机稳定怠速缸盖处三个方向的原始振动信号和经过自相关、频谱和功率谱分析以后得到的波形图.图5为发动机采集到的噪声信号.图4 发动机振动原始波形和分析后波形图5 发动机噪声信号从上述波形图可看出，这台发动机在怠速状态下振动原始信号的波形中，白色振动信号明显比红色信号的幅值和频率大，可知发动机缸盖处上下振动的幅值要比前后和左右振动幅值要大，即上下竖直方向的振动比轴向和横向振动要强烈.但是从总体振动图可以看出，信号的波形大体为正弦波，而且振动波形上下幅度变化不大，没有比较突起的波峰或者波谷，即没有信号的异常变化，由此可以表明发动机缸的振动正常，没有明显的振动异常.经信号的时域和频域的频谱、自相关和功率谱密度的分析以后，频谱分析能更好地观察信号的频域特性，从图知发动机振动的频率稳定，幅度平稳.从自相关分析图可看出振动信号的随机程度规范，以正规的正弦曲线振动.总之，分析结果图曲线平稳，没有过大或过小的幅值变化.另外通过图5噪声分析信号也可看出发动机在怠速下，声音信号平缓没有过大或过低的信号发生，人耳听觉也没有刺激的声音发出.结合振动分析图，亦可判断发动机在怠速下没有振动异常和异响的现象.由此可知，当信号出现幅值过大或异常时，可推断出此振动测试点处是主要振源或故障发生点，并将对此深一步的分析.4.2 发动机故障下振动试验分析发动机振动异常通常也是故障的直接显示，为此，在发动机怠速下正常信号的基础上设置一个发动机故障进行振动的分析，通过比较可以直观地发现发动机故障振动信号的不同，从而得知异常振动信号的故障原因所在.通过小波分析比较正常振动信号和拔掉一个火花塞的情况下振动信号，得出故障信号的特点和波形.如图6、7所示，小波分解下在0-12 Hz和13-25 Hz波段时，正常小波信号和故障小波信号：图6 怠速工况下0-12 Hz小波信号图7 怠速工况下13-25 Hz小波信号由图6可知，怠速工况下0-12 Hz小波信号中，发动机怠速时故障振动信号的值是正常振动信号值的1.20倍；由图7可知，在13-25 Hz小波信号段中，发动机怠速时故障振动信号的值是正常振动信号值的2.1倍.由此可以发现，发动机振动信号蕴含着发动机故障的信息，发动机异常振动的故障信号可以从中分析出发动机的故障源，在发动机故障诊断中起到积极的作用.综上所述，本文是在基于虚拟仪器的基础上，对发动机的振动测试系统进行了研究和设计.通过测试系统的硬件组成和软件开发，并结合一系列的信号时域分析和频域分析，得到发动机在怠速状态下的正常振动信号和发动机正常声音级数.在正常振动的基础上通过小波分析发动机故障信号，得出发动机异常振动小波信号，通过比较从而分析故障原因，在发动机故障诊断技术中起到寻找振源排除故障的关键作用.参考文献：[1]范红波，张英堂，孙烨.小波包和 SVM在发动机故障诊断中的应用[J].车用发动机，2006（4）.[2]王江萍，鲍泽富.小波变换在柴油发动机故障诊断中的应用[J].石油机械，2006（9）.[3]陈刚，廖明夫.基于小波分析的滚动轴承故障诊断研究[J].科学技术与工程，2007（12）.[4]李业德，张景元，李业刚，等.基于多传感器的发动机故障诊断模糊专家系统[J].故障诊断，2006（28）.[5]向科峰.基于 LabVIEW 的数据采集系统的设计与实现[J].机械管理开发，2011（14）.。
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（ Ｉ应该 包含 前 面板 （ ｒｎ ａｅ） 程序 框 图 （ ｌｃ Ｖ） Ｆｏｔ ｎ１、 ｐ Ｂｏｋ ｄａｒｍ） ｉｇａ 以及 图标 和连 接 器 接 口（ｃｎａｄｃ１ 前 面 板 是 Ｌｂ ＩＷ 的 图形 用 ａｅ） ） ａＶＥ
户界面， 也就是 Ｖ 的虚拟仪器面板 。该界面与真实 Ｉ
的物 理仪 器 面板相 似 ， 上有 用户输 入 和输 出显示 两 其 大类 对象 ， 别 称 为 控 制 元 件 和 显 示 元 件 。２ 程 序 分 ）
信号接线 ， 解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之 间 的数 据 交 换 而 开 发 的 一 种 串 行 数 据 通 信 协 议 。
（ 中北大学 ， 太原 ００５ ） ３０ １
摘要 ： 文设计 了基于 Ｃ Ｎ总线 的检 测 系统 。 本 Ａ 阐述 了开放 式虚 拟仪 器平 台 Ｌ ｂ Ｅ 的特 点 ， 介绍 了在该 平 台上使 用 ａ ＶＩ Ｗ 并 Ｃ Ｎ数据采集卡进行数据采集 的连接库 的设计方 法。在此 基础上 开发 了一个 由计 算机控 制的数 据处理 系统 ， 对发动机 Ａ 并
ｔｌ ｒａＮ ｔｏｋＣ Ｎ） 来 解 决 汽车 内部 的 复 杂硬 ｒ ｅ ｅ ｒ，Ａ 用 ｏＡ ｗ
性 、 干扰 能力 强等 特点 能得 到广泛 的应用 ¨ 。 抗 ｊ
１ 发 动机 测试虚 拟系统的结构设计
利用 Ｌｂ ＩＷ 编 写 的程 序 称 为 虚 拟 仪 器 ， 者 ａＶＥ 或
主 要信 号 的 采 集 、 理 。本 系统 实现 了 Ｃ Ｎ 网 络 的 数 据 采 集 、 据 处 理 和数 据存 储 ， 到 了预 期 的 效 果 。 处 Ａ 数 达
关键 词 ： Ａ Ｃ Ｎ；数据采集 ； 虚拟技术 ；测试 中图分类 号 ： Ｋ １ ． Ｔ ４４３ 文献标志码 ： Ａ
Ａｂ ｔ ｃ ：Ａ ｉｇ ｏｓｓｐ ｒ ｍｅｅ ｅｅ ｔ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓｒ ｔ ａ ｄａ ｎ ｉ ａ ａ ｔｒｄ ｔｃｉ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ＣＡＮ ｕ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｂ ｓ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ．Ｉ ｄ ｓ ｒ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉｓ ｏ ｔ ｅ ｃｉ ｄｔｅｃ ａａ ｔｒｔ ｆ ｂ ｓｃ ｔｅ ｏ ｅ ｉｇ ｐａ ｏ ｍ ａ ＶＩＷ ｉｕ ｌｎ ｔｕ ｎ ｈ ｐ ｎｎ ｌｔ ｒ Ｌ ｂ ｆ Ｅ ｖｒ ａ ｓｒ ｍｅ ｔ，ａ ｄ ｉｔ ｄｕ ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ａａ ａ ｑｕｓｔ ｎ ｄ ｎ ｍ ｉ ｌ ｋ ｌ ｔ ｉ ｎ ｎｒ ｃ ｄ ｔｅ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆｄ ｔ ｃ ｉｉｏ ｙ ａ ｃ ｉ ｉ ｏ ｉ ｎ － ｂ ａｙ ｕ ｉｇ ＣＡＮ ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ｃ ｒ ． Ｏｎ ｔｉ ａ ｉ ｒ ｒ ｓｎ ａ ａ ａ ｑ ｉｉｏ ａ ｄ ｉ ｈｓ ｂ ｓｓ，ｄ ｖ ｌｐ ｄ ａ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒｃ ｎｒ ｌ ｄ ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｓ ｓｅ ，ａ ｄ ｅ ｅｏ ｅ ｏ ｕｅ —ｏ ｔ ｌ ａａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｔ ｍ ｏｅ ｎ ｈ ｖ ｈ ｎ ｉｅ ｍ ａｎｓｇ ａ ｃ ｉｉ ｎ，ｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ ｅｔ ｅ ｅ ｇｎ ｉ ｉｎ ｌ ｑｕｓｔ ａ ｉ ｏ ｒｃ ｓ ｉｇ．Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｒａｌｅ ｈ ａ ａ ｃ ｌ ｃｉｎ，ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ａ ｄ ｄ ｔ ｈ ｙ ｔｍ ｅ ｉ ｄ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏｌ ｔ ｚ ｅ ｏ ａａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ａａ ｓｏｒｇ ｆ ｈ ｔ ａ ｅ ｏ ｅ ＣＡＮ ｎ ｔ ｒ ，ａ ｄ ａ ｈｅ ｅ ｈ ｅ ｉ ｄ ｒｓ ｌ ． ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｃ ｉｖ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｅ ｕｔ ｅ ｓ Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｒ ｓ：ＣＡＮ ；ｄ ｔ ｏｌ ｃｉｎ；ｖｒｕ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ；ｔｓ ａａ ｃ ｌ ｔ ｅ ｏ ｉ ａ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ｔ ｅｔ
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口科 研设计 成果 口
基 于 Ｃ Ｎ总线的 Ｌ ｂＶ Ｗ 发动机测试虚拟 系统 的设计 Ａ ａ￣ Ｅ ３
李 岩， 杨世文 ， 李鹏 字
０ 概 述 Ｃ Ｎ总线是一种多主总线 ， Ａ 通信介质可 以是双
绞线 、 同轴 电缆或光纤 ， 通信速率可达 １ ｂ ／ （ Ｍ ｉ ｓ 传输 ｔ 距离 为 ４ ｍ） 通 信 距 离 可 达 １ｋ （ 输 速 率 为 ０ ， ０ｍ 传 ５ ｂｔｓ 。Ｃ Ｎ 的信号 传输 采 用 短 帧结 构 ， 一 帧 的 ｋｉ ） Ａ ／ 每 有效 字节 数为 ８个 ， 而传 输 时 间 短 ， 干 扰 的 概率 因 受 低。由于其采用 Ｃ Ｃ一 ６的校验方式 ， Ｒ １ 误码率仅为 ３× ０ 。 １ 。。早在 ２ ０世纪 ８ 年代 ， 国的 Ｂ Ｓ Ｈ公司 ０ 德 ＯＣ 就提 出 了一种 新型 的 串行 总线 一控 制器 局域 网（ ｏ－ Ｃ ｎ