使用技巧: PMX CASMA 滤波

简介

本文描述了如何使用一个特殊滤波来对噪声扭矩信号进行平均。
CASMA 滤波 (曲轴转角采样移动平均线) 和时间无关并且是角度同步的,这样可以对转速变化进行自动响应。PMX 为此提供了专门的计算通道。以下是一个安装在 5缸发动机上 T40B 扭矩传感器 使用 CASMA 滤波的案例。

基础

由于内燃机冲程涉及压缩和膨胀过程,因此带来相应的波动。内燃机产生的扭矩具有非常高的动态性。这些紊乱是系统性的,会影响测量结果。

CASMA 滤波消除了曲轴转动产生的周期性干扰。其使用的是移动平均值。此滤波不是时间同步的,其和曲轴转动同步,因此不依赖于转速。

滤波计算周期和转速成正比。当停止旋转时,滤波将停止运行。 

CASMA 滤波

创建一个计算通道

在分析类别下,创建一个计算通道 “旋转同步滤波”.

调整参数

  • 滤波输入: 在这里输入要滤波的信号.
  • 曲轴角度输入: 输入转角传感器信号。测量信号必须在 0° 到 360° 之间。
  • 窗口宽度: 指定进行移动平均的范围。宽度必须在 30° 到 720° 之间。默认设定是 180°。窗口宽度对分辨率的比必须小于  180.

窗口宽度可以轻松地通过对转角的周期性扰动来测定 (见截图)。在案例中,每 720° 产生周期性扰动。

  • 最小转速: 当转速小于设定的最小转速时,采用实际的转速。
  • 分辨率: 这个值决定多久(多少每次度)新的平均值被计算。注意最大允许转速依赖这个值因为转速计算取决于整体更新率。

理论值获得: 最高转速 = 分辨率 * 整体更新率 / 6.

实际上,您使用的值大约只有理论最高转速的 10 到 20% 。

分辨率

 整体更新率为 19,200 Hz 时,理论最高转速

整体更新率为 38,400 Hz  时,理论最高转速

3200 rpm

6400 rpm

6400 rpm

12,800 rpm

12,800 rpm

25,600 rpm

19,200 rpm

38,400 rpm

25,600 rpm

51,200 rpm

以下转速倍数被窗口宽度限制:

窗口宽度

倍数

90°

4, 8, 12, …

120°

3, 6, 9, …

180°

2, 4, 6, …

360°

1, 2, 3, …

720°

0, 5, 1, 1, 5, …


注意: 如果源信号无效,输出信号也将无效.

CASMA 实际效果

未过滤信号 (红), 采用 CASMA 过滤的扭矩信号(绿). 

可以清楚地看出 CASMA 滤波器在发动机扭矩转角测量中,有极为优异的稳定性。滤波窗口越大,结果越优异。

案例

在这个简单案例中, PMX 用于功率P[W], 转速 n [1/s] 和加速度[1/s²] 分析, 包括扭矩  M [Nm] 和相应的 CASMA 滤波。 计算通道如下面截图所示。信号在 catman 中显示。

计算:

功率:

角速度:

 

转角加速度:

重要: 对于所有的转速计算 n 必须从每分钟转速转换到没秒转速,也就是除以 60。

通道

请参考以下采用 catman 显示的截图。括号中的颜色是指曲线的颜色. 信号包括以下通道:
扭矩 M (红色):

  • 直接从 PX460 测量通道中获得

CASMA 滤波 (绿色):

  • 已经解释

功率 P (黄色):

  • 每秒转速
  • 恒定信号(2*pi)
  • 倍数 (M * n [1/s] * 2*pi]

转速 n (橙色):

  • 直接从 PX460 测量通道中获得

转角加速度 (蓝色):

  • 倍数 (2*pi * n [1/s]), 角速度 w
  • 微分 (w)

Disclaimer

以上案例仅用于演示。

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