第一次整车联调失败的阴霾,沉重地笼罩在719厂研发中心上空。挫败感和自我怀疑在团队成员间无声地蔓延。那个瘫痪在测试场上的验证平台,像一根刺,扎在每个人的心里。
第二天一早,陈北玄没有急于组织下一次试验,而是将全体核心成员召集到会议室,进行彻底的“问题溯源”分析会。会议室的白板上,已经写满了昨晚他梳理出的十几个可能的问题点。
“同志们,”陈北玄的开场白直接而冷静,“昨天的失败,不是某个人的失败,是我们整个团队在认识上、在系统设计上还存在不足。我们现在要做的,不是互相指责,也不是灰心丧气,而是要把这次失败当成最宝贵的教材,把隐藏的问题一个个挖出来,解决掉!”
他首先让数据记录员小张,将几次典型失败过程的数据和波形,投放到大屏幕上。那剧烈抖动的转矩曲线、失步的转速信号、以及总线数据流中偶尔出现的异常峰值,如同病人的心电图,揭示着系统内部的紊乱。
“大家看这里,”陈北玄用激光笔指着一段在启动瞬间采集的波形,“电机转矩指令已经给出,但实际转矩响应有明显的延迟和超调,紧接着就引发了整个传动链的低频振荡。这不仅仅是控制参数的问题。”
他转向负责控制器的工程师:“我们的控制环路延时是多少?包括信号采集、算法执行、pwm更新整个链条。”
“理论计算在100微秒左右,但实际在FpGA逻辑分析仪上捕捉到,在某些总线负载高的时候,可能会波动到150甚至200微秒。”工程师回答道。
“再看这里,”陈北玄又指向总线数据流的记录,“在振荡发生的时刻,总线上有其他节点(比如模拟的传感器数据)在频繁发送数据吗?”
负责总线的小李立刻调出日志:“是的,陈工!在启动指令发出的同时,姿态模拟节点正在发送一批数据,导致了总线瞬时负载升高,主控节点的指令发送和状态读取都受到了微小的影响。”
“这就对了!”陈北玄在白板上画出了几个相互影响的闭环,“问题不是孤立的!控制器的实时性、总线通信的确定性、以及机械传动系统的扭转振动特性,三者耦合在了一起!”
他详细解释道:
· 控制环路存在的微小延迟和总线通信的偶尔波动,导致扭矩指令无法精准、及时地送达。
· 这个带有“噪音”的扭矩作用在具有固有弹性(轴承、齿轮、轴系)的机械传动系统上,很容易激发起其固有的扭转振动频率。
· 而这种机械振动又会反馈到电机转子位置传感器(编码器)上,导致采集到的位置信号出现畸变。
· 畸变的位置信号进入控制器,再次影响扭矩计算,形成一个恶性的正反馈循环,最终导致系统失稳,表现出剧烈的振荡和啸叫。
这个分析,将原本看似独立的控制、通信、机械三个领域的问题,串联成了一个完整的因果链,让所有人茅塞顿开,同时也感到了问题的复杂性。这不再是调几个pId参数就能解决的,它涉及到底层硬件的性能、系统架构的设计、以及跨学科的动态系统建模。
“所以,我们需要多管齐下!”陈北玄制定了详细的排查和优化方案:
1. 提升控制实时性: 优化FpGA逻辑,将关键控制任务的优先级提到最高,确保其执行周期严格固定;考虑在控制器与功率模块之间采用更高速的并行接口,减少通信延迟。
2. 强化总线确定性: 修改Vdb-1.0协议配置,为关键的控制指令分配最高优先级和固定的通信时隙,确保其不受其他数据流的影响;优化总线驱动器的性能,减少信号边沿时间。
3. 抑制机械振动: 邀请厂里经验最丰富的老师傅,对整个传动链(从电机输出轴到履带)进行详细的检查,重点排查是否存在间隙过大、对中不良等隐患;在软件控制算法中,加入针对特定频率扭振的陷波滤波器(Notch Filter)。
4. 建立系统模型: 立即开始着手建立整个电传动系统的简化数学模型,包括电机电磁特性、传动系统刚度和阻尼、车辆惯性等,以便在仿真环境中提前预测和优化系统动态性能,减少实车调试的风险和次数。
任务被迅速分解下去。会议结束后,没有人抱怨,取而代之的是一种找到了方向的专注和紧迫感。大家知道,他们正在挑战的是军工领域最复杂的系统集成难题之一。
接下来的几周,研发中心进入了更加紧张和精细的攻坚阶段。实验室里,仿真软件运行的嗡嗡声、电路板调试的滴答声、以及激烈的技术讨论声交织在一起。测试场上,验证平台被反复拆解、检查、测量、调整。
陈北玄几乎不眠不休,穿梭在各个小组之间,协调进度,解决跨领域的接口问题。他亲自推导陷波滤波器的算法,指导建立系统模型,甚至趴在地沟里,和老师傅们一起检查传动轴的跳动量。
失败,没有击垮他们,反而像一块磨刀石,将整个团队打磨得更加坚韧、更加敏锐。他们正在进行的,不仅仅是一次技术故障的排除,更是一次对复杂工程系统认知的深化和能力的跃升。所有人都明白,只有跨过这道坎,“麒麟”才能真正拥有驰骋沙场的灵魂。而这一次深刻的问题溯源,为最终的胜利,奠定了最坚实的基础。
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