基于DSP的汽车减震弹簧故障诊断仪的设计

基于DSP的汽车减震弹簧故障诊断仪的设计

基于DSP的汽车减震弹簧故障诊断仪的设计
摘要：介绍了一个基于TMS320VC5409的汽车减震弹簧故障诊断系统的基本原理、总体设
计方案与软硬件的设计。以真实的车辆减震弹簧进行多次试验，证明了该仪器工作稳定
，能够有效地完成汽车减震弹簧的故障诊断，具有很好的应用前景。
    关键词：DSP 故障诊断 非线性频谱分析 GFRF
汽车减震弹簧故障诊断仪的基本原理是基于非线性频谱分析技术的。这种技术的基本
思想是：根据采样得到的减震弹簧的输入和输出数据，利用有效的非线性系统辨识方法
得到弹簧的振动方程，再利用多维傅里叶变换得到减震弹簧的非线性传递函数的频域表
示形式—广义频率响应函数ＧＦＲＦＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｒｅｓｐｏｎｓｅ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ。ＧＦＲＦ是描述系统非线性传递特性的一种非参数模型它能够
唯一地刻画系统传递特性的频域特征因而系统故障前后传递特性的非线性变化就能够通
过ＧＦＲＦ被准确地反映。弹簧处于正常工作状态时，仅具有一阶ＧＦＲＦ；弹簧在疲
劳失效后最明显的变化是三阶ＧＦＲＦ大量出现１。分析弹簧系统的ＧＦＲＦ就可
判断出弹簧的工作状态。目前国内对汽车减震弹簧的故障诊断还缺乏有效的手段，而且
基于这一原理的实际应用在国内外尚处于起步阶段，因此该仪器具有很好的应用前景。

１ 系统总体方案
非线性系统辨识算法庞大、复杂，对系统的计算能力要求很高。ＤＳＰ是专门用于数
字信号处理的芯片，计算能力强大、运算速度快，能够满足系统的要求。ＤＳＰ
的计算能力虽然很强，但其事件管理能力较弱，而且直接支持的Ｉ／Ｏ口很少。为了方
便地实现人机交互，采用ＤＳＰ与单片机协同工作的方式：以单片机为主机，通过通讯
接口对ＤＳＰ实现控制；同时利用单片机较强的外围设备管理能力实现人机接口、显示
等功能。主要工作流程是：弹簧的输入输出信号经过滤