1 系統(tǒng)總體設(shè)計
該懸掛式電子油門踏板測試系統(tǒng)總體上由控制柜加測試工作臺的形式組成，這樣可以方便現(xiàn)場布線，同時在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時方便維修。由于不同型號的踏板尺寸不同，運(yùn)動行程不同，所以在機(jī)械設(shè)計方面要考慮到方便踏板的安裝和拆卸。在實(shí)際應(yīng)用中，可拆卸的托板將踏板固定在工作臺上，通過絲桿結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)踏板與工作臺之間的空間距離，使踏板的安裝和拆卸十分方便。另外由于工作臺機(jī)械加工的周期相對較長，所以采取該方式可以在完成機(jī)械加工期間對控制柜進(jìn)行安裝、布線和調(diào)試，這樣做大大縮短了系統(tǒng)整體安裝調(diào)試的時間，提高了工作效率。實(shí)際工作過程中，測試系統(tǒng)中的伺服電機(jī)、壓力傳感器以及扭矩傳感器通過機(jī)械結(jié)構(gòu)固定在工作臺上，相關(guān)信號傳輸線從工作臺連接到控制柜，所有設(shè)備電源由控制柜輸出。工控機(jī)控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過機(jī)械連接帶動踏板運(yùn)動，在此運(yùn)動過程中工控機(jī)將采集壓力、扭矩以及踏板電信號，并對整個運(yùn)動和采集過程進(jìn)行監(jiān)控。

2 硬件設(shè)計
懸掛式電子油門踏板功能測試系統(tǒng)的硬件主要實(shí)現(xiàn)以下功能：通過電機(jī)提供足夠的動力和扭矩帶動踏板做模擬實(shí)際工作情況的運(yùn)動，在該運(yùn)動過程中，踏板的力特性被傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過調(diào)理電路后和踏板的電信號一起被數(shù)據(jù)采集卡高速同步采集記錄，整個運(yùn)動過程由運(yùn)動控制卡控制，并隨時根據(jù)傳感器和電機(jī)的信號反饋調(diào)整運(yùn)動狀態(tài)。
根據(jù)硬件部分所要實(shí)現(xiàn)的功能，可以將系統(tǒng)硬件的構(gòu)成分成三大部分(如圖1所示)：第一部分是動力部分，主要由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器和減速機(jī)組成，主要負(fù)責(zé)提供動力和扭矩帶動踏板運(yùn)動；第二部分是信號調(diào)理部分，主要由放大器、信號調(diào)理電路和直流穩(wěn)壓電源組成，主要負(fù)責(zé)對傳感器采集的和踏板本身的原始電信號進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換；第三部分是數(shù)據(jù)采集部分，主要由扭矩傳感器、壓力傳感器、運(yùn)動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡組成，主要負(fù)責(zé)將力特性轉(zhuǎn)換為電信號、對所有電信號進(jìn)行高速同步采集記錄和對整個運(yùn)動過程實(shí)施監(jiān)控。下面將對各個部分做詳細(xì)的介紹。

2．1 動力部分
動力部分為整個系統(tǒng)提供足夠的動力和扭矩，以帶動踏板做模擬實(shí)際工作的運(yùn)動。動力部分的硬件設(shè)計主要就是對硬件的選取，即對伺服電機(jī)和與其對應(yīng)的伺服驅(qū)動器和減速機(jī)的選取。根據(jù)測試要求，懸掛式電子油門踏板功能測試系統(tǒng)選用了日本安川SGMGH-09ACA61伺服電機(jī)配合SGDM-10ADA伺服驅(qū)動器，該套產(chǎn)品屬于安川公司(YASKAWA)的∑-Ⅱ系列工業(yè)用伺服驅(qū)動系統(tǒng)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)縮短了參數(shù)設(shè)定和維護(hù)時間；
(2)采用了高分辨率串行編碼器(16 b，17 b)，提高了定位精度。
在伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器安裝完畢后，應(yīng)對伺服驅(qū)動單元進(jìn)行一些基本設(shè)定，從而保證伺服驅(qū)動器能夠在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行準(zhǔn)確定位。SGDM系列伺服單元配有自動測量機(jī)械特性、設(shè)定必要的伺服增益的“在線自動調(diào)諧功能”，使用該功能，可以很容易地進(jìn)行伺服增益調(diào)節(jié)。圖2是在線自動調(diào)諧的流程圖。在選用合適的伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器后，還需要選用合適的行星減速機(jī)，用來降低轉(zhuǎn)速、提升扭矩、匹配慣量。結(jié)合所選擇的伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器，本功能測試系統(tǒng)選擇了APEX-AB090-010-S2-P1行星式伺服專用精密減速機(jī)。實(shí)際的使用結(jié)果表明，該型號減速機(jī)能夠很好地和所選電機(jī)配合，為系統(tǒng)提供了足夠的輸出扭矩，保證了系統(tǒng)正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。