【正文】 ? 占空比：占空比 = B A A A+B *100% 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （三）常用的半導(dǎo)體器件 1．二極管 ：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，正向?qū)?，反向截止。如圖： 應(yīng)用于汽車上的有： ?整流二極管（交流發(fā)電機(jī)） ?穩(wěn)壓二極管 ?開(kāi)關(guān)二極管 ?發(fā)光二極管 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 2．晶體管： 又稱三極管，如圖，由兩個(gè)二極管組成，為電流控制元件，有三個(gè)極：基極 b，發(fā)射極 e，集電極 c — 分類： PNP型和 NPN型，應(yīng)用較多的是 NPN型 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) — 作用： a. 放大作用：基極電流的很小變化能引起發(fā)射極 和集電極間電流的很大變化，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系中晶 體管點(diǎn)火系統(tǒng)用到其放大作用 b. 開(kāi)關(guān)作用：導(dǎo)通時(shí)：飽和狀態(tài)，壓降為 輸出低電平，關(guān)閉時(shí)：截止?fàn)顟B(tài)，輸出高電平 3．場(chǎng)效應(yīng)管： 是一種新型的晶體管，外型與普通晶體管相似，為電壓控制元件，有三個(gè)極：源極 S，漏極 D， 柵極 G 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 4．光電隔離器： 也稱光電耦合器，它通過(guò)光來(lái)傳遞信息使輸入輸出在電氣上完全隔離， 作用： a. 抗干擾 :干擾源一般有較大的電壓幅度，但能量較小只能形成微弱電流，而光電輸入端的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，干擾源會(huì)因無(wú)法提供足夠的電流而被抑制掉。光隔為密封集成件，不會(huì)受外界干擾 b. 可用于電位不同的的電路間的耦合 ,起電平轉(zhuǎn)換作用 如圖所示： 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （四）集成電路（ IC）： 產(chǎn)生前多為分立元件（元件 +導(dǎo)線）體積大，可靠性差。 60年代初，美國(guó)一家儀器公司首創(chuàng)把電子元器件及導(dǎo)線制作在一小片硅片上并封裝起來(lái)。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，成本低，功耗小，響 應(yīng)速度快。 發(fā)展： ：每塊芯片上的元?dú)饧?shù)量 一般不超過(guò) 100個(gè) ：元件超過(guò) 10萬(wàn)個(gè) ： 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 分類： ：寬帶放大器，模擬乘法器，函數(shù)發(fā)生器等 ：門電路（小規(guī)模），存儲(chǔ)器、微處理器和微控制器（大規(guī)模到超大規(guī)模） ：在同一芯片上既有模擬電路又有數(shù)字電路 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí) （一）自動(dòng)控制系統(tǒng)組成：三大部分 1. 信號(hào)采集部分：傳感器 2. 電子控制單元（ ECU）：對(duì)傳感器的各種輸入信號(hào)進(jìn)行分析處理，向被控裝置輸出控制信號(hào) 3. 執(zhí)行器：根據(jù) ECU的輸出信號(hào)完成對(duì)被控對(duì)象的操作 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （二）開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制 1. 開(kāi)環(huán)控制： ECU不對(duì)控制系統(tǒng)的輸出進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即不考慮實(shí)際輸出與期望輸出之間的差異 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 2. 閉環(huán)控制： ECU通過(guò)反饋傳感器和反饋電路對(duì)控制系統(tǒng)的輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)實(shí)際輸出與期望輸出之間的差異產(chǎn)生相應(yīng)修正信號(hào)，使實(shí)際值接近期望值，控制精度高。電子油門 被測(cè)對(duì)象 傳感器 電控單元 計(jì)算 、 分析 、 處理 執(zhí)行器 反饋傳感器 反饋電路 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （三） PID控制（比例 積分 微分）： 屬于經(jīng)典控制，它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的一種控制方式。 優(yōu)點(diǎn)： 是不需了解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)其參數(shù)在線整定，即可取得滿意結(jié)果。 缺點(diǎn)： 對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化比較敏感 PID控制用微機(jī)實(shí)現(xiàn)稱作數(shù)字 PID調(diào)節(jié)器，廣泛應(yīng)用于汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，如節(jié)氣門開(kāi)度控制、離合器結(jié)合行程的控制 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （四）最優(yōu)控制： 經(jīng)典控制理論不適用于多變量、時(shí)變、非線性系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)在汽車工程中大量用到，必須采用現(xiàn)代控制理論的所提供的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法。它是利用狀態(tài)空間表達(dá)式，確定系統(tǒng)的控制規(guī)律使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的性能指標(biāo)。即適用于單變量、定常系統(tǒng)和線性系統(tǒng)，也適用于多變量、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法分很多種，但在汽車電子系統(tǒng)中多采用使二次型指標(biāo)最優(yōu)來(lái)確定控制規(guī)律的最優(yōu)控制法。 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （五）自適應(yīng)控制： 是綜合運(yùn)用現(xiàn)代控制理論的一門新興技術(shù)，研究對(duì)象是具有不確定性的系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的微小變化對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響可以被減弱，但當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)和環(huán)境變化比較顯著時(shí)，只有采用具有一定適應(yīng)能力的系統(tǒng)才能滿足要求。所謂適應(yīng)能力就是系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件或結(jié)構(gòu)的不可預(yù)計(jì)的變化，自行調(diào)整或修改系統(tǒng)參數(shù)，這種本身具有適應(yīng)能力的控制系統(tǒng)成為 自適應(yīng)控制系統(tǒng) 。 自適應(yīng)控制系統(tǒng)分類： 1. 前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制： 也叫開(kāi)環(huán)自適應(yīng) 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 應(yīng)用對(duì)象： 如果通過(guò)可測(cè)信號(hào)能夠觀測(cè)到過(guò)程特性的改變，并且預(yù)先知道如何根據(jù)這些信號(hào)來(lái)調(diào)整控制器，那么就可應(yīng)用前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制系統(tǒng)。 在汽車電控系統(tǒng)中，為適應(yīng)海拔高度、 工作溫度 等參數(shù)的變化，控制系統(tǒng)通常采用這種前饋?zhàn)赃m應(yīng)。利用氣壓表或溫度計(jì)即可測(cè)出這些參數(shù)的變化量，并且可在控制器中預(yù)先設(shè)定好系統(tǒng)隨之所作的改變 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 2. 反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制：如果過(guò)程特性的變化不能直接觀測(cè)到，則根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)等參數(shù)依據(jù)自適應(yīng)算法計(jì)算出輸入控制器的參數(shù)，使之適應(yīng)過(guò)程。 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （六）模糊控制：不需要預(yù)先知道過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型在控制過(guò)程中，首先把由各種傳感器測(cè)出的精確量轉(zhuǎn)化成為適于模糊運(yùn)算的模糊量，然后將這些量在模糊控制器中加以運(yùn)算，最后再將運(yùn)算結(jié)果中的模糊量轉(zhuǎn)化為精確量，以便對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行具體的操作控制。 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 三、汽車電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) （一）汽車用微機(jī) 1．單片機(jī)定義： Single Chip Microputer 將中央處理器（ CPU）、 ROM、 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和一些 I/O接口電路、 A/D轉(zhuǎn)換電路集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，能獨(dú)立完成所需控制功能。又稱微控制器（ Microcontroller Unit, MCU）。是微型計(jì)算機(jī)家族的重要成員。與微處理器的區(qū)別：微處理器（ MPU——Micro Processing Unit）將 CPU做在一塊集成電路芯片上使之成為一個(gè)獨(dú)立的器件 第一塊單片機(jī)由美國(guó)德克薩斯儀器公司于 1974年推出 。 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 2．特點(diǎn) ： （ 1）集成度高、功能強(qiáng)、通用性好 （ 2）體積小、重量輕，價(jià)格便宜、可靠性好 （ 3）面向控制：內(nèi)部具有許多適用于控制目的的功能部件其指令系統(tǒng)也包含了豐富的適宜于完成控制任務(wù)的指令。尤其是用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。在汽車電控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 （ 4）只需改動(dòng)軟件就可實(shí)現(xiàn)不同的控制功能 （ 5）速度快、控制精度高 4位， 8位， 16位， 32位 目前應(yīng)用廣泛系列： Intel公司的 MCS51系列， MCS96系列，Motorola多種型號(hào) ,Philips的 80C51系列，日本 NEC公司，INFINEON公司。 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 安 3．單片機(jī)分類 ?無(wú) ROM型：價(jià)格低，外擴(kuò)一片 EPROM即可組成基本微機(jī)系統(tǒng) ? ROM型：只能由制造廠商掩膜編程，適合大批量生產(chǎn) ? EPROM型：常用的有兩種封裝 a. 開(kāi)窗口的陶瓷封裝，應(yīng)用中任意擦除、寫(xiě)入，價(jià)格較貴適合研制樣機(jī)使用， ，只允許一次性寫(xiě)入， OTP，寫(xiě)入后不能更改，價(jià)格僅為開(kāi)窗口的 1/3，適用于小批量生產(chǎn)。E2PROM， FLASH（ 快、便宜、 AD精度高、可在線編程） 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) （二）汽車電控系統(tǒng)組成 1．傳感器： 感知車輛運(yùn)行狀態(tài)和外部信息，在自控系統(tǒng)中相當(dāng)于人的感覺(jué)器官 2．電子控制單元（ ECU）： 是電控系統(tǒng)的核心，通常以單片機(jī)為控制核心，外加相應(yīng)的控制電路，主要作用是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、判斷和處理，形成決策并發(fā)出相應(yīng)的控制命令給執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能 3．執(zhí)行器： 用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制意圖 第一章 概 述 授課教師：張洪坤 吉林大學(xué) 1. 汽