一种主动减震实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种主动减震实验装置，其实验小车4个支撑车身重量的车轮下各设有一同步带；上述每个同步带上均设有滑块和步进电机；实验小车的4个车轮分别安装在4条同步带的滑块上；实验小车上带有驱动实验小车及滑块做水平运动的直流减速电机；三轴加速度传感器、陀螺仪和位移测量传感器安装在实验小车的车身上，前置探测器安装在实验小车的车身前侧；三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器的输出端与单片机的输入端相连；单片机内设存有待实验的主动减震控制算法；单片机的输出端与4个同步带的步进电机的控制端相连。本实用新型能够对所设计出的主动减震器的主动减震的效果进行研究，并利于主动减震器的后续改进与开发。
【专利说明】—种主动减震实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及减震器【技术领域】，具体涉及一种主动减震实验装置。
【背景技术】
[0002]车辆或飞机等交通工具上面都会安装有减震器，或称避震器。在车辆行驶过程中，车轮会受到路面对其向上或向下的冲击力，车轮也随之向上或向下移动，这时减震器的弹性元件会削弱这个冲击力，形成一个衰减运动，最终使车轮回到原来的稳定状态，整个过程中减震器作用就是减少车身受到的冲击力，使车运行的更舒适更稳定。
[0003]现有的减震器主要有弹簧式、液压式、气压式和电磁式几种，国外将电磁、弹簧复合式减震器应用在列车上，起到了很好的效果，日本新型700系列高速列车采用的可变阻尼减振器，是通过高速电磁阀切换阻尼孔(节流孔)，从而改变减振器的阻尼力达到控制振动的目的，现有减震器的工作方式都是被动的减震如果车辆行驶的路面很崎岖就不能起到很好的效果，坐在车里的人还会感觉到车身的摇晃和震动，因此如果能设计出一种主动减震装置就可以打破传统的局限。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种主动减震实验装置，其能够对所设计出的主动减震器的主动减震的效果进行研究，并利于主动减震器的后续改进与开发。
[0005]为解决上述问题，本实用新型所设计的一种主动减震实验装置，主要由三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器、单片机和实验小车组成；实验小车4个支撑车身重量的车轮下各设有一同步带；上述每个同步带上均设有一个沿着同步带的延伸方向作水平运动的滑块和一个带动同步带整体作上下移动的步进电机；上述4个同步带相互平行，且其中2条同步带的延伸方向位于同一直线上，另2条同步带的延伸方向则位于另一直线上；实验小车的4个车轮分别安装在4条同步带的滑块上；实验小车上带有直流减速电机，该直流减速电机在启动时，将驱动实验小车带动滑块在同步带上做水平运动；三轴加速度传感器、陀螺仪和位移测量传感器安装在实验小车的车身上，前置探测器安装在实验小车的车身前侧；三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器的输出端与单片机的4个输入端相连；单片机内设存有待实验的主动减震控制算法；单片机的4个输出端与4个同步带的步进电机的控制端相连。
[0006]上述方案中，所述4条同步带所处的水平高度相同。
[0007]上述方案中,所述4条同步带的延伸长度相同。
[0008]上述方案中，所述步进电机为两相四线混合式步进电机。
[0009]上述方案中，所述直流减速电机为2个，且这2个直流减速电机分别安装在实验小车的2个后车轮上。
[0010]与现有技术相比，本实用新型是根据主动避障和减震的方式来设计的一种主动减震实验装置，该主动减震实验装置能够对主动减震的原理进行研究，且能对所设计出的主动减震控制算法进行研究和验证，以利于主动减震器的后续改进与开发。采用该实验装置所研发出的主动减震器能够通过安装在车身的传感器探测车辆即将行驶到的路况信息，提前让车轮做出上下的动作量，在适当的时候让车轮移动这个距离，就可以让车轮避免与路面直接碰撞，还可以保持车身的平稳状态，这种方式可以大大削弱以致消除路面对车身的冲击力，平稳的度过崎岖路段，
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为一种主动减震实验装置的原理框图。
【具体实施方式】
[0012]一种主动减震实验装置，如图1所示，主要由三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器、单片机和实验小车组成。实验小车4个支撑车身重量的车轮下各设有一同步带。上述每个同步带上均设有一个沿着同步带的延伸方向作水平运动的滑块和一个带动同步带整体作上下移动的步进电机。上述4个同步带相互平行,且其中2条同步带的延伸方向位于同一直线上(即左前车轮和左后车轮所对应的2条同步带)，另2条同步带的延伸方向则位于另一直线上(即右前车轮和右后车轮所对应的2条同步带)。实验小车的4个车轮分别安装在4条同步带的滑块上。实验小车上带有直流减速电机，该直流减速电机在启动时，将驱动实验小车带动滑块在同步带上做水平运动。三轴加速度传感器、陀螺仪和位移测量传感器安装在实验小车的车身上，前置探测器安装在实验小车的车身前侧。三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器的输出端与单片机的4个输入端相连。单片机内设存有待实验的主动减震控制算法。单片机的4个输出端与4个同步带的步进电机的控制端相连。
[0013]本实用新型的模拟减震是由四个同步带组成的，同步带带动四个车轮上下移动减震，而同步带的动力来源是安装在上面的步进电机，所述步进电机为两相四线混合式步进电机，其型号为57HBP56AL4-TZ0，这款步进电机的正常工作电流为2A，内部结构为两相。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
[0014]为了确保实验小车在平整的路面上的平稳运行，以保证实验结果的准确性，所述4个同步带所处的水平高度相同，这样能够保证实验小车在静止或平整的路面上，车身的水平运动。此外，4条同步带的延伸长度相同，且实验小车前车轮所对应的2条同步带的前后两端对齐，后车轮所对应的2条同步带的前后两端对齐。而为了更好的驱动实验小车的运动，所述直流减速电机为2个，且这2个直流减速电机分别安装在实验小车的2个后车轮上。
[0015]本实用新型的工作过程是:首先，将预先设计好的主动减震控制算法存入单片机中。之后，将实验小车放置在实验平台上，该实验平台可以人为地设定有一些障碍，这样当实验小车运行到障碍处时，三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器和位移测量传感器会预先将相关信息送入单片机中，单片机内部的主动减震控制算法会根据上述传感器发送来的信号，将三轴加速度传感器和陀螺仪返回的信号进行数据融合后，进行PID调节后进行优先级判断和处理；并将置探测器和位移测量传感器返回的信号进行存储，并进行高度计算后进行优先级判断和处理。最后将进行优先级判断和处理后的结果送入不同的同步带，去调节各个实验小车的车轮的同步带的高度，从而达到主动减震且能在越过障碍的同时保持车身的平衡的效果。若实验小车能够顺利越过障碍，并进行了同步带的抬升和下降式地主动避障减震，便表明单片机中主动减震控制算法相对可靠，反之，则明单片机中主动减震控制算法相对不可靠，需要进一步改进。由于单片机中的主动减震控制算法并未本实验装置的改进点，而是本实用新型的验证对象，因此本实验装置可以对不同的主动减震控制算法进行验证，以用于分析。
【权利要求】
1.一种主动减震实验装置，其特征在于:主要由三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器、单片机和实验小车组成； 实验小车4个支撑车身重量的车轮下各设有一同步带；上述每个同步带上均设有一个沿着同步带的延伸方向作水平运动的滑块和一个带动同步带整体作上下移动的步进电机；上述4个同步带相互平行,且其中2条同步带的延伸方向位于同一直线上，另2条同步带的延伸方向则位于另一直线上；实验小车的4个车轮分别安装在4条同步带的滑块上；实验小车上带有直流减速电机，该直流减速电机在启动时，将驱动实验小车带动滑块在同步带上做水平运动；三轴加速度传感器、陀螺仪和位移测量传感器安装在实验小车的车身上，前置探测器安装在实验小车的车身前侧；三轴加速度传感器、陀螺仪、前置探测器、位移测量传感器的输出端与单片机的4个输入端相连；单片机内设存有待实验的主动减震控制算法；单片机的4个输出端与4个同步带的步进电机的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的一种主动减震实验装置，其特征在于:所述4条同步带所处的水平高度相同。
3.根据权利要求1所述的一种主动减震实验装置，其特征在于:所述4条同步带的延伸长度相同。
4.根据权利要求1所述的一种主动减震实验装置，其特征在于:所述步进电机为两相四线混合式步进电机。
5.根据权利要求1所述的一种主动减震实验装置，其特征在于:所述直流减速电机为2个，且这2个直流减速电机分别安装在实验小车的2个后车轮上。
【文档编号】B60G17/015GK204161030SQ201420555347
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】胡聪, 康延光, 周甜, 雷德成, 覃武 申请人:桂林电子科技大学