变速箱等传动机械是汽车和工程机械的关键设备,应用非常广泛,其性能直接影响到汽车、工程机械的动力性、经济性和可靠性。由于国内近年来汽车与工程机械发展迅速,对于变速箱性能测试的要求也不断提高。本文重点研究用于变速箱性能测试的全封闭交流异步电力测功机及其控制系统,在详细分析测功原理的基础上,深入研究了测功电机运行状态、数学模型及矢量控制基础理论、控制系统硬件设计、系统控制策略及软件实现等内容,完成全封闭交流异步电力测功机控制系统的开发。 本文以电力测功机为中心,分析了测功系统工作原理及稳态工况下系统各主要转矩量之间的关系、测功电机运行状态。从异步电机矢量控制基本思想入手,详细讨论矢量控制调速原理,利用坐标变换得出测功电机不同坐标系下的数学模型与运动方程,实现异步测功机的转矩、磁链解耦控制,从而保证测功系统的动态响应能力。通过分析系统控制动态过程,提出以模糊控制器为核心的转速转矩闭环控制方案,具体研究了模糊控制器的组成、结构及其设计与实现,同时将底盘测功机模拟道路测试的方法引入到变速箱性能测试中,研究汽车道路行驶阻力的模拟,实现变速箱实验室模拟道路测试,以提高测试效率,缩短测试周期。 在硬件设计上,分析测功机系统组成原理及基本结构,给出了以工业控制计算机为核心,转矩、转速、电流、电压等信号采集与处理电路为基础,变频器为主回路的信号检测、控制输出及系统保护的硬件原理及电路实现,讨论了测功系统电磁干扰源及抗干扰设计应采取的措施。在矢量控制基本原理的基础上,研究讨论了电机磁通观测、速度观测的原理及测功电机无速度传感器矢量控制系统的实现。 本文最后给出转矩标定、主控程序的原理框图,并利用LabVIEW虚拟仪器开发平台完成程序的设计,给出了程序主界面。通过一系列试验验证了基于矢量控制、模糊控制的测功系统具有满意的精度与动态响应能力。