一、虛擬儀器的概括

根據現在的汽車工程測試的各種情況，建立靈活變化、功能強大、成本低廉的汽車電器測試系統是我們現在汽車測試的迫切要求，這種測試系統可以按照每一工程測試的要求，自由增減測試系統配置，通過各自利用配置系統單元器件，充分使用已有的系統化的標準化資源，以直觀和有效的方式提高工程測試技術綜合應用的效率。

現在汽車工程中的測試儀器和其他工程上的是一樣的，也都需要專用的檢測儀器，我們通過比較可以看出虛擬儀器的優點：（1）有些測試設備由于年久失修，數字化水平都比較低，而且產品嚴重老化，部分電路板有的已經嚴重腐蝕，幾乎無法恢復正常工作。而虛擬儀器能夠克服以前一些測試設備的弊端，通過設備的完整就能確保數據采集的精確性和實時性、提高數據處理功能、提高易操作性，對原有的設備進行更新和擴充，形成一個測試系統；（2）在平時測試系統中，硬件系統是為了解決測試系統信號的輸入與輸出，并且實現信號之間的邏輯關系；軟件系統則是整個系統運行的關鍵和功能的體現，它是使信號做相應的處理，虛擬儀器可使用相同的硬件系統，通過不同的設計程序就可以實現完全不同的各種測量儀器的功能。虛擬儀器的測試系統和前面板的顯示全部實現了軟件化，即軟件系統成為虛擬儀器測試系統的核心，軟件可以定義各種儀器；（3）虛擬儀器的可變性很大，隨時隨地可按照實際情況增減測試功能，改進目標的設計方案，其優越性是無比的；而單片機系統開發的儀器使用若干年后，因為用戶提出新的要求而使原來的設備不能適應變化的環境而被淘汰；（4）虛擬儀器在使用過程中，逐漸更新逐漸完善其測試系統的內部功能，隨時隨地可以不斷改進其工作方式，因而使程序越用越完善、越發貼近最新的工作需要;尤其是用單片機開發專項新產品的設計者積累的感性認識被限制在當時一定范疇內， 從設計到變成儀器， 受到時間跨度和經費支出的限制，其可靠性、穩定性常造成先天性不足，事后亦難以彌補解決；（5）虛擬儀器的硬件、軟件是多年累積的，一套軟件系統、一個群體的智慧，是成批量的產物，其成熟性、可靠性、穩定性是不容懷疑的。而且測試軟件中如果有不滿意的地方可以事后輕而易舉地修改以適應需要；它是編程設計模塊化的集成，直觀性強，即使是非計算機專業對口人才，也很容易進行程序修改。從減少開發時間和降低成本方面來看，虛擬儀器的優越性是確切的。隨著虛擬儀器的逐漸使用，我們將越來越發現它的優點。

二、電動助力轉向系統及虛擬測試系統

電動助力轉向是在人工機械系統的基礎上加入電機作為動力源，用電動動力代替液壓動力轉向。電動助力是由電機的電氣控制來實現對電機的控制，為了分析電機驅動系統的好壞，并且檢測系統的工作狀況，必須要有個系統測試工具來反映出系統的工作狀態。虛擬測試系統就可以完成對電動助力轉向系統的全面監測。

汽車電動助力轉向虛擬測試系統主要有以下幾個部分構成：電子控制單元（ECU）、車速傳感器和扭矩傳感器、伺服電動機、減速機構和轉向柱總成、程序端口和計算機等（見圖1）。其中比較關鍵的是電子控制單元、信號采集調理電路和計算機虛擬儀器，很大程度上決定著電動助力轉向系統的控制效果。具體的測試規程是：汽車處于起動或者低速行駛狀態時，操縱轉向盤轉向，裝在轉向柱上的扭矩傳感器不斷檢測作用于轉向柱扭桿上的扭矩，并將此信號與車速信號同時輸入電子控制器和信號采集調理電路，ECU處理器對輸入信號進行運算處理，確定助力扭矩的大小和方向，從而控制電動機的電流和轉向，電動機經離合器及減速機構將扭矩傳遞給牽引前輪轉向的橫拉桿，最終起到為駕駛人員提供輔助轉向力的作用。同時轉矩信號T和電流信號I經過信號調理以后通過RS- 232串口通訊方式輸入計算機的LabVIEW虛擬儀器控制程序，進行系統性能綜合測試。

汽車電動助力轉向虛擬測試系統可以圖2 表述:

（1）串口通信VI：串口通信節點一般由以下節點組成串口的通訊節點。

利用VISA Configure Serial Port節點來設置通信方式的初始化參數見圖3。

利用VISA Read節點來讀取串口數據節點（見圖4）。

利用VISA Close節點把資源關閉（見圖5）。

（2）數字濾波器VI：利用此裝置進行濾波（見圖6）。

此系統一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而且能夠極大地衰減其他頻率成分。這種選頻作用，可濾除干擾噪聲或進行頻譜分析。系統選用了IIR低通巴特沃茲濾波器。

系統是通過兩個彈簧模擬汽車轉向阻力，當轉向盤轉角逐漸增加時，實時地觀察系統變化，這也是虛擬儀器的實時性特點。

從實驗的圖示（見圖7）可以清晰地看出，電動助力轉向系統中的扭矩在沒有助力時比在有助力時明顯大，這樣可以明顯地觀察到助力效果，明顯觀察到電動助力轉向系統的輕便性。

綜合以上實驗結果可見，虛擬儀器在汽車電動助力轉向系統中的應用是很方便而且無需使用更多的繁瑣的儀器控制，實驗中可以看出助力系統中有無助力前后的系統變化。通過此測試系統，使得該測試系統的自動化程度得到了極大的提高，減少了人為操作的誤差，通過進一步系統的優化，可以改變系統的程序軟件和其他的系統配置，無需太大的動作去改變測試結構就可以適應不同方面的測試需要。