面向方程式賽車的高性能電子設(shè)備

現(xiàn)場監(jiān)測
實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的能力高低對于能否在產(chǎn)生嚴(yán)重后果之前就發(fā)現(xiàn)問題非常重要。在測試過程中，該團(tuán)隊可以在不停止車輛的情況下檢查引擎是否處于恒定的溫度。當(dāng)團(tuán)隊能夠做好在車輛仍在行駛過程中改變懸掛的準(zhǔn)備，測試會話會更加富有成效，這意味著駕駛?cè)藛T可以獲得更多掌控方面的實(shí)踐。

給駕駛?cè)藛T提供即時反饋也是一種改進(jìn)其駕駛風(fēng)格的有效方式。一名優(yōu)秀的賽車手必須始終掌控其車輛，恰好在牽引力的極限之內(nèi)。通過在駕駛過程中觀察油門位置、剎車壓力和方向盤角度數(shù)據(jù)，一名駕駛?cè)藛T獲知其技術(shù)中需要改進(jìn)的方面。

車輛動力學(xué)
利用線性和選擇電位計，可以以可量化的方式觀測車輛的重量轉(zhuǎn)移特性。通過測量懸掛與轉(zhuǎn)向角度，我們可以觀測到車輛在拐彎處如何傾斜。然后，可以調(diào)節(jié)減震器以最大限度減少滑行和增加抓地力。

在駕駛一輛賽車時，觀察四只車輪的狀況至關(guān)重要。我們利用一個安裝于右上方的霍爾傳感器測量每只車輪的速率。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，這些傳感器被置于制動盤后面的一個專門設(shè)計的齒輪盤觸發(fā)。它們提供了一個與晶體管-晶體管邏輯（TTL）兼容的開關(guān)輸出。利用NI 9411數(shù)字輸入模塊和LabVIEW中的一個高優(yōu)先級的定時循環(huán)，我們可以確保以足夠高的采樣率對傳感器信號進(jìn)行采樣。該車輪速率數(shù)據(jù)以及來自方向盤角度傳感器的預(yù)期方向數(shù)據(jù)，被用于了解和驗(yàn)證限滑差速器、牽引力控制和起跑控制的工作。引擎控制單元（ECU）提供了對于后兩項(xiàng)的越限的調(diào)整控制。通過測量在拐彎處或偏離起跑線時的車輪速率，我們可以找到最佳設(shè)置。

我們利用NI 9237橋模塊讀取置于懸掛臂和底盤管上的應(yīng)變計讀數(shù)。雖然對于已建造的車輛上的這一數(shù)據(jù)，我們所能做的工作是微乎其微，但在設(shè)計未來車輛時，這一數(shù)據(jù)將非常有用。例如，如果部件所承受的壓力低于最初的預(yù)測，可以重新設(shè)計部件以減輕重量。

NI 9233模塊具有四路同時采樣的24-位輸入，以支持與加速度計的簡單的2-線連接。可以量化橫向加速度，并將其與不同車輪外傾角和輪胎壓力的組合相比較。在獲得這些正確方式后，我們的汽車可以以更高的速率高速通過更緊急的彎角。

總結(jié)
NI軟硬件支持我們開放試驗(yàn)和快速納用，這對于汽車的開發(fā)非常重要。該方程式學(xué)生團(tuán)隊每年完成一輛新款賽車（這與任一支專業(yè)賽車團(tuán)隊非常相似），因此，“變幻莫測”的能力非常關(guān)鍵。絕大多數(shù)現(xiàn)成可用的汽車數(shù)據(jù)記錄器并沒有提供CompactRIO的廣泛的連接性，尤其是對于類似應(yīng)變計的無源傳感器。預(yù)計2009年7月完成的MAN09賽車是我們的第一款載有CompactRIO的車輛。該首批數(shù)據(jù)將加深我們對汽車設(shè)計的認(rèn)知。

CompactRIO業(yè)已被重點(diǎn)用于未來的控制器以及錄入裝置。其基于FPGA的操作將非常適合主動制導(dǎo)懸架系統(tǒng)、防抱死制動和混合駕駛培訓(xùn)管理等應(yīng)用。