汽车安全带紧急锁止性能试验台设计

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1、汽车安全带紧急锁止性能试验台设计　　作者简介：杨梅（1972-），女，吉林省吉林市人，吉林工程技术师范学院机械工程学院高级实验师。主要从事机械制造及其自动化专业的研究。摘要：设计了汽车安全带紧急锁止性能试验台的机械系统及测控系统。通过改变直线电机动头运动加速度，可模拟汽车行驶中乘客在不同工况下所系安全带的紧急锁止功能，本试验台采用工控机作为上位机，配以PARKER1505控制卡实现闭环控制，以VC++6.0为软件开发平台，设计了检测与控制系统。可实现对不同型号汽车安全带紧急锁止性能的检测。试验台采用模糊PID控制算法，降低了干扰和参数

2、变化对系统的影响，从而增强了控制系统的鲁棒性。关键词：汽车安全带，紧急锁止性能，试验台1.前言6安全带是汽车上一种典型的安全装置，它能有效减少事故中驾乘人员的伤亡。安全带的紧急锁止性能，是安全带技术标准中关键性能之一5，而安全带紧急锁止性能测试设备是检测安全带可靠性的关键设备4。目前国内对该设备以引进为主，自主开发研制还比较滞后。自主研制高精度、高可靠性、高自动化程度的安全带试验台是适应我国汽车业高速发展的必然要求。本文所研制的汽车安全带紧急锁止性能试验台的整体系统基于工控机（IPC）与DSP运动控制板卡的测控系统，采用直线电动机作为

3、驱动机构，并结合PWM调速技术和模糊PID控制算法实现闭环控制。2.试验台的机械结构与工作原理2.1机械结构试验台由主机框架、工业控制计算机、伺服控制卡、直线电机及驱动器、加速度传感器、负荷传感器、气动缓冲装置、辅助连接板、手动转台及驱动器卷收器夹持装置、织带夹持压板、A/D数据采集板等构成。结构如图1所示，其中直线电机作为驱动装置，安全带总成（车感）或织带（带感）通过工装固定于电机动子上，通过改变直线电机的运动加速度模拟实际车况下安全带的紧急锁止性能。对应不同的加速度值，锁止距离、锁止时间、织带张力可实时得到检测，并通过人机界面直观

4、显示试验曲线。2.2工作原理根据国家汽车行业标准GB14166-2003《汽车安全带性能要求和试验方法》，本试验台能检测各种类型汽车安全带的紧急锁止性能，可实现织带拉出加速度敏感试验（即带感试验）和汽车加速度敏感式试验（即车感试验）两种。6车感试验使用左侧的1号动头。动头上安装手动转台。试验前，先将安全带卷收器固定在手动转台上，然后将安全带的拉出端通过动头上的转轴，水平压附于负荷传感器上，并由车感波纹夹具夹紧，整个波纹夹具体固定于直线导轨上，在夹具座尾端串联一缓冲汽缸。试验时由计算机控制直线电机1号动头按指定加速度运动，由于缓冲汽缸的

5、作用，安全带锁止前，车感夹具与直线电机一同动作，动头达到指定加速度时，如果安全带锁止，则汽缸伸出，实现缓冲，完成一次试验。带感试验使用右侧的2号动头。试验前，先将安全带卷收器固定在转角夹具上，通过其上的导轮，将安全带水平压附于负荷传感器上，并由带感波纹夹具夹紧，整个夹具体固定于直线导轨上，在夹具座尾端串联一缓冲汽缸，上述总成固定于2号动头上。试验开始后，电机带动夹具按给定加速度运动，在安全带锁止前，在缓冲气缸的作用下，安全带也按给定加速度伸出。当安全带锁止后，气缸伸出，实现缓冲，完成一次试验。车感测试中方向的改变通过手动转台来实现，该

6、转台可以在水平面上携带安全带卷收器进行0、90、180、270四个角度旋转；带感测试中，转角夹具可携带安全带卷收器，在垂直平面内进行0-90任意旋转。3.试验台测控系统设计3.1硬件系统设计6本试验台测控系统I/O点数少，控制现场数据量不大（所以这里没有采用PLC），采用研祥IPC-810工控机和PARKER1505控制卡，二者通过研华PCI-1716L采集卡实现数据通讯，织带张力负荷值经A/D卡放大后实现模拟量和数字量的转换。测试开始前首先要进行联机操作，将直线电机的两个动头运动到起始位置。在运动程序中设定动头运动的加速度、位移及判

7、断条件等参数。在发出运动开始命令后，动头将在伺服控制下按照其指定的加速度、位移等参数完成运动。而运动过程中通过访问伺服控制器可以获得直线电机动头运动的实际速度。通过安装在动头上的加速度传感器，可以获得加速度值。通过安装于夹具前方的负荷传感器，可以得到负荷的数值。直线电机及驱动器选用进口美国PARKER产品，该驱动器具有驱动功率大、安全、可靠的特点。为了提高直线电机的响应速度，有效抑制系统的扰动，采用模糊PID控制算法，经试验：其效果比经典PID控制更好，降低了超调量，有较强的鲁棒性和自适应性，提高了检测精度与检测效率。3.2软件系统设

8、计6测控软件系统采用VC++6.0软件编制的人机交互界面。该软件系统具有专用性强、实时性高的特点，可以直观地观察加速度-时间、负荷-时间、位移-时间等测试曲线及各项测量参数的实时值，还可以实现历史数据重现，随机调用某一次