[0001] 本实用新型涉及一种上位机人机交互系统，特别涉及一种基于液压机械无级变速器试验台人机交互系统。

[0002] 试验台人机交互系统使得人与试验台之间能进行交流、互相配合，达到检测和控制试验台的目的，起到总领全局的作用。目前，各科研院校、研究机构设计出多种结构的液压机械无级变速器试验台，而关于人机交互系统的内容寥寥无几，同时在液压机械无级变速器试验台检测和控制部分出现了控制内容单一且操作复杂、测试时间长且低效等问题，严重影响了液压机械无级变速器试验台测控系统的效率。

[0003] 因此，本实用新型提供的一种基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统更为适用液压机械无级变速器试验台。实用新型内容

[0004] 为针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种新的基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统，使其具有模块化、集成化、可视化、便捷化等特点。

[0005] 为实现以上目的，本实用新型提供了一种基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统，包括:

[0006] 多模态输入模块，与PC或控制单元模块连接，通过鼠标键盘或按键发出指令；

[0007] 控制单元模块，与试验台各设备、多模态输入模块和显示模块连接，用于接收和/或发送指令，以完成对发动机、液压机械无级变速器、离合器、制动器、磁粉制动器、转速转矩传感器、压力传感器、流量传感器的控制调节；

[0008] 显示模块，利用PC中的LabVIEW软件，通过USB接口与控制单元模块连接，将试验台各部分的数据整理并可视化为图形、动画；

[0009] 试验台设备，包括发动机、液压机械无级变速器、变量泵、液压马达、离合器、制动器、磁粉制动器、温度压力传感器、流量传感器、压力传感器、转速转矩传感器。

[0010] 进一步的，所述多模态输入模块包括鼠标键盘、操纵杆、电源控制器；

[0011] 进一步的，所述操纵杆包括发动机启动开关、换段档杆、按键；

[0012] 进一步的，所述电源控制器包括程控电源和设备电源。

[0013] 进一步的，所述控制单元模块包括下位机TCU、离合器控制电路、变量泵控制电路；

[0014] 进一步的，所述下位机TCU为STM32F系列单片机；

[0015] 进一步的，所述离合器控制电路包括电磁换向阀、放大电路；

[0016] 进一步的，放大电路包括三极管、电磁继电器；

[0017] 本实用新型与现有技术相比有以下优点：

[0018] (1)本实用新型将发动机启动开关、变速器档杆、程控电源、设备电源集成于一处，用 USB接口通过控制单元模块与PC端连接，使得操作者坐在电脑前就能控制发动机、变速器、离合器、制动器、马达、变量泵的状态；将采集到的发动机转速转矩、变速器段位状态、离合器与制动器开闭合状态、磁粉制动器转速转矩、低压油路油压、马达的占空比、马达正反偏状态、变量泵排量比数据经过单片机整合处理，通过PC端屏幕显示出来，自动化程度高，便于操作者查看整个试验台的状况，进行实时检测，能极大减轻操作者工作量，并可减少安全事故的发生。

[0019] (2)本实用新型为一种基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统，包含了对机械传动与液压传动系统的检测控制，所以同样适用与机械传动试验平台或液压传动试验平台；并且试验台使用发动机，传动范围更广，适用性更强。

[0026] 结合附图说明本实用新型的具体实施方式，如附图1所示，本实用新型实施方式是一种基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统，由多模态输入模块100、控制单元模块200、显示模块300、试验台设备400、PC端500组成，主要通过多模态输入模块100控制试验台启动和关闭、发出指令，通过控制单元模块200控制试验台，并对传感器的数据进行采集，再通过控制单元模块200运算处理传递给装有LabVIEW的PC端500，最后利用可视化形式对试验台状态进行显示，由此完成达到对整个试验台的检测与控制。

[0027] 如附图2所示，本实用新型试验台设备400包括发动机410、液压机械无级变速器420、磁粉制动器430、制动器440、离合器450、变量泵460、液压马达470、温度压力传感器
411、流量传感器421、压力传感器422、转速转矩传感器423和431。

[0028] 如附图3所示，本实用新型多模态输入模块100包括发送指令和操纵PC端500的鼠标键盘110，启动发动机、手动更换段位的操纵杆130，开启程控电源121与设备电源122的电源控制器120。

[0029] 本实用新型使用时，待电源控制器120、PC端500先通电开启后，再将发动机启动开关 131开启。其中，电源控制器120中的程控电源121连接220V交流电，设备电源122连接380V 三相交流电。

[0030] 进一步的，所述程控电源121接通电源时，可以向人机交互系统中的控制单元模块200、 PC端500直接供电；所述设备电源122接通电源时，可以向磁粉制动器430、转速转矩传感器423和431等设备直接供电；所述发动机410由车辆蓄电池单独供电。

[0031] 如附图4所示，本实用新型控制单元模块200包括采集信息和控制液压机械无级变速器 420的下位机TCU 210、离合器控制电路220、变量泵控制电路230。

[0032] 进一步的，试验台液压机械无级变速器420换挡过程中，所述操纵杆130手动操作时，上位机会自动读取控制单元模块200传递的消息确定档杆位置并显示于屏幕的变速器段位状态栏。

[0033] 本实用新型使用时，控制单元模块200根据变量泵460排量比是否达到满偏，自动进行换段；同样也可根据PC端500指令直接换段。

[0034] 进一步的，压力传感器422、流量传感器421、转速转矩传感器423和431将数据信息传递给控制单元模块200进行反馈，一切正常则试验台继续运转与换段；若存在异常，控制单元模块200执行中断程序指令并发出警告，操作者下达进一步指令。

[0035] 进一步的，发动机转速转矩数据实时显示于显示模块300。

[0036] 进一步的，所述控制单元模块200通过USB与PC端500相连，所述PC端500使用Win7 系统并装有LabVIEW软件。

[0037] 进一步的，所述下位机TCU 210为意法半导体STM32F4系列，该芯片能满足控制和信号处理等混合功能，包含14个定时器、6个串口、3个ADC(模拟数字转换器)、2个DAC(数模转换器)、2个DMA(直接存储器访问)等接口，还有112个通用I/O接口。

[0038] 如附图5所示，本实用新型显示模块300的界面中，包括了主界面菜单、变速器菜单、低压油路菜单、变量泵-马达油路菜单、磁粉制动器菜单、转速转矩传感器菜单、命令界面，当操作者操作试验台时，能实时快捷将试验台状况进行反馈，方便操作者进一步操作。

[0039] 进一步的，主界面菜单有端口设置“TCU下位机”下拉菜单，通过USB接口与下位机TCU 相连，用于传送信息时设置串行通讯接口位置；转速、转矩、变速器段位状态、变量泵排量比状态和磁粉制动器转速转矩的数据通过下位机TCU收集处理传递给PC端，再通过LabVIEW 将数据可视化处理为折线图呈现。

[0040] 进一步的，所述变速器菜单用三维图显示变速器实时状况，用折线图显示变速器转速转矩。

[0041] 进一步的，所述低压油路菜单通过每一节的油路管道表征出离合器、制动油缸中进出油的变化，并用两个仪表表示检测到的压力表和流量计数值变化；离合器、制动油缸控制开关由四个垂直遥感开关控制；压力表流量计状态由两个实时曲线图表示。

[0042] 进一步的，所述变量泵-马达油路菜单可以实时显示输入输出转速与油路压力，调节马达的占空比、正反偏状态和变量泵排量比。

[0043] 进一步的，所述磁粉制动器菜单显示磁粉制动器转速与转矩大小，并通过改变输入电流来改变磁粉制动器的转速。

[0044] 进一步的，所述转速转矩传感器菜单能实时显示转速与转矩的大小，并通过按键完成传感器的“转矩补零”、“转速补零”、“转矩清补零”和“转速清补零”功能。

[0045] 进一步的，所述命令界面用于输入指令并向执行器发送。

[0046] 本实用新型提供的一种基于液压机械无级变速器试验台的人机交互系统，通过多模态输入模块、控制单元模块，检测或控制发动机、变速器、低压油路、变量泵-马达、磁粉制动器、转速转矩传感器、压力传感器、流量传感器，并将各部分状态信息整合在一起在显示模块可视化显示，从而简化了试验台繁杂的检测与控制操作，方便了试验台的使用，提高了试验台的效率，增强了试验台的安全性。

[0047] 上文所列出的一系列详细说明仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。