【正文】 CAN總線控制流程圖CAN總線是一個基于報文而不是基于站點地址的協(xié)議。至于該報文是否要做進(jìn)一步的處理或被丟棄將完全取決于接收節(jié)點本身，同一個報文可以發(fā)送給特定的站點，只取決于我們怎么設(shè)計我們的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。在自動控制理論的發(fā)展過程中，比例—積分—微分（PID）控制是歷史最悠久、生命力最強的基本控制方式。 PID控制框圖設(shè)計調(diào)節(jié)器框圖如圖44所示。因而，本論文采用了增量式PID控制算法，算式如下 (43)式中 (44)用式42減式43，可得增量式PID控制算法 (45)式中 將上式進(jìn)一步改寫為 (46)式中 (47)它們都是與采樣周期、比例系數(shù)、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)有關(guān)的系數(shù)。對應(yīng)齒條實際位移的控制量，控制增量的積累需要采用一定的方法來解決?？刂圃隽康拇_定僅與最近采樣值有關(guān)，所以較容易通過加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果[17] Dan Chen，Dale E of Decentralized PI control systems based on Nyquist Stability Analysis[J].Journal of Process Control。由于電磁執(zhí)行器推動噴油泵齒條運動在各個階段差異較大，非線性嚴(yán)重，采用一組參數(shù)控制整個齒條位移過程，控制效果不能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。表 46 PID參數(shù)查詢表參數(shù) 分段 0～11～22～33～44～55～66～77～88～99～1010～1111～12常規(guī)PID調(diào)節(jié)器是一種應(yīng)用十分廣泛而且成熟的工程控制方法。采用位移傳感器信號激勵電路和AD轉(zhuǎn)換電路，使柴油發(fā)動機電控噴油控制系統(tǒng)反饋的位移信號準(zhǔn)確度高，為整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制提供了有效的偏移量，通過仿真實驗證明該電路工作穩(wěn)定、可靠。系統(tǒng)測試結(jié)果不能完全保證可靠性。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是有你們的幫助和支持，我才能克服一個又一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵了我。對已知的定常性受控對象，只要確定好相應(yīng)的參數(shù)，便可以很好地發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，使受控對象輸出在期望值上。 總 結(jié)本系統(tǒng)采用我們比較熟悉的89C51單片機作為控制的核心，采用電感傳感器作為反饋信號和信號的采集，使用光耦驅(qū)動電路使輸入端與輸出端相互隔離，使電路的抗干擾能力加強了，工作穩(wěn)定，使用壽命長，傳輸效果好。各段參數(shù)采用試湊法調(diào)整，應(yīng)用公式（6）進(jìn)行增量式控制，所以在試驗中針對、進(jìn)行多次試湊發(fā)調(diào)整，初步確立了PID分段查詢表，本系統(tǒng)采樣周期為10ms，當(dāng)測得、后，可可根據(jù)公式（7）計算出、參數(shù)值。圖 45 PID流程圖 PID控制參數(shù)整定PID控制器主要參數(shù)是、和采樣周期T。，由于輸出通道和執(zhí)行器裝置具有信號的鎖存作用，故仍能保持原值。只要使用前后三次采集量值的偏差，即可得出控制增量。離散的位置式PID表達(dá)式為 （41） （42）式中k采樣序號，k=0，1，2，3……；第k次采樣時刻的輸出值；第k次采樣時刻輸入的偏差值；第k1次采樣時刻輸入的偏差值；采樣周期；積分時間常數(shù)；微分時間常數(shù)；積分常數(shù)；微分常數(shù)。模擬PID控制線路簡單，不占用軟件資源，但是其可靠性受電路可靠性制約，而且缺乏足夠的靈活性。一旦新節(jié)點加入到網(wǎng)絡(luò)中，它就會開始接受信息，判別識別標(biāo)識，然后確定是否做處理或直接丟棄。CAN總線上報文所包含的內(nèi)容只有優(yōu)先級標(biāo)志區(qū)和欲傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。PID控制算法簡單，運算量少，具有較強的魯棒性及較高的控制精度，特別是穩(wěn)態(tài)精度高，具有很廣泛地適應(yīng)性。用隔離變壓器將220V交流電降到12V交流電壓，然后經(jīng)過整流之后交流點變成了直流電，再經(jīng)過三端穩(wěn)壓器使電電源電壓穩(wěn)定，最后加入濾波電路，使電源不受負(fù)載和其它因素的干擾，使電源能夠持續(xù)穩(wěn)定地供電。AT89C51是CAN總線接口電路的核心，其承擔(dān)CAN控制器的初始化、CAN的收發(fā)控制等任務(wù)[14] Buckley J，Hayashi Y. Can fuzzy neural nets approximate continuous fuzzy function[J].Fuzzy sets and systems，1994,6I：43—51。 CAN總線模塊設(shè)計CAN總線最初是德國BOSCH為汽車行業(yè)的監(jiān)測，控制而設(shè)計的。在本系統(tǒng)中，每個1mm轉(zhuǎn)化一次頻率，達(dá)到齒條位移微調(diào)的目的。圖 310 AD轉(zhuǎn)換電路我們通過ADC0804的VIN+和VIN兩個引腳接收由電壓差信號，然后芯片內(nèi)部處理將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，之后傳給單片機做處理，一次AD轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。當(dāng)t=0時，電流為零，電阻電壓也等于零；當(dāng)時，電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時，電阻電壓趨近于，此時 (36) (37) 如果 ，（，均為時間常數(shù)） 則有 ，分別為A、由公式38，39得 (310) (311)由于可變端的電感值隨短路環(huán)的移動（即齒條位移）變化，所以有38可知，隨齒條位移變化，所以時間值也隨之變化；而固定補償段的電感值在齒條運動過程中始終不變，所以不變，時間也不便曲線B固定不動。在電路分析中，可將方波脈沖看作2個階躍函數(shù)之差，先從理論上進(jìn)行分析，再通過試驗驗證其正確性。 傳感器檢測電路設(shè)計在解決魯棒性難題上除了采用傳感器零點校準(zhǔn)和選用最優(yōu)化控制算法外，硬件性也是至關(guān)重要的。圖 37 傳感器內(nèi)部引線示意圖其中A的電感量的變化時傳感器短路環(huán)的運動實現(xiàn)的，從原理上傳感器鐵心和短路環(huán)構(gòu)成的相當(dāng)于變壓器結(jié)構(gòu)。AT89C51使用12MHz的晶體振蕩器作為震蕩源，由于單片機內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位，而復(fù)位時間是(時鐘周期=12振蕩周期,振蕩周期=1/f)，這個時間只能大不能小，具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。 圖 32 噴油泵齒條位移示意圖 圖 33 柴油發(fā)動機噴油泵電控單元整體框圖 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對51系統(tǒng)單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)包括單片機、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等[10] [M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社。系統(tǒng)中推動齒條運動的執(zhí)行器采用的是德國BOSCH公司的電磁式執(zhí)行器。當(dāng)柱塞向上移動蓋過吸油腔的進(jìn)油孔時，噴油泵即開始供油；當(dāng)柱塞的斜坡形控制邊緣與進(jìn)油孔相遇時，更停止供油。第三章 硬件電路設(shè)計車用柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是實現(xiàn)噴油泵的電控，其中噴油量的準(zhǔn)確控制是核心問題，而噴油量的準(zhǔn)確控制又是通過柴油發(fā)動機電控噴油控制系統(tǒng)的齒條位移傳感器、電控單元（ECU）和齒條位移執(zhí)行器等構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，要進(jìn)行有效的控制，就要求傳感器檢測的當(dāng)前齒條的位置信號準(zhǔn)確無誤，因此對于齒條唯一檢測所應(yīng)用的傳感器的選擇和AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計與實現(xiàn)尤為重要。全球的傳感器市場在不斷創(chuàng)新的變化中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。該電流產(chǎn)生一個交變磁場，方向與線圈磁場相反，這二個磁場相互疊加就改變了原線圈的阻抗。線性范圍寬、動態(tài)響應(yīng)好、抗干擾能力強。作為位移傳感器，它不但可以測量運動物體的直線位移，而且還可同時給出運動物體的速度模擬信號。具有精度高、重復(fù)性穩(wěn)定可靠、非接觸式測量、壽命長、安裝方便、環(huán)境適應(yīng)性強等特點。電感式位移傳感器是一種金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而洗去了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。 傳感器選擇論證車用柴油機電控技術(shù)的關(guān)鍵是實現(xiàn)噴油泵的電控，其中噴油量的準(zhǔn)確控制是核心問題，而噴油量的準(zhǔn)確控制又是通過柴油發(fā)動機電控噴油控制系統(tǒng)的齒條位移傳感器電控單元（ECU）和齒條位移執(zhí)行器等構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，要進(jìn)行有效的控制，就要求傳感器檢測的當(dāng)前齒條的位置信號準(zhǔn)確無誤，因此對于齒條位移檢測所應(yīng)用的傳感器的選擇尤為重要。①EA功能：內(nèi)外ROM選擇端；②Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。（2） PSEN：外ROM讀選通信號。2． 時鐘。圖 21 單片機引腳圖1． 電源。ATMEL公司的8位單片機是國際主流機型之一，具有功能齊全、可靠性高、品種多、性能價格比高的特點，在家電、儀器儀表及智能控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。采用電子控制式當(dāng)前柴油機技術(shù)發(fā)展的重要方向。（齒條位移大于1mm），響應(yīng)時間小于40ms。而且PID調(diào)節(jié)器是一種應(yīng)用十分廣泛而且成熟的工程控制方法。 論文研究的主要內(nèi)容本文主要研究對執(zhí)行器的控制問題。柴油機電控技術(shù)有兩個明顯的特點：一是柴油噴射電控執(zhí)行器復(fù)雜，二是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化。國內(nèi)在一些關(guān)鍵技術(shù)問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā)、泄漏問題、各學(xué)科分工合作等還不怎么成熟和完善[6] 李慧，張德江，[J]，傳感技術(shù)學(xué)報，2004年第一期。在開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)及其與柴油機匹配技術(shù)方面目前正處于研制開發(fā)階段，目前主要研究工作是柴油機電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)。目前多內(nèi)的柴油機電控燃油噴射技術(shù)比國外要落后很多，我國汽車工業(yè)與國際水平還存在相當(dāng)大的差距，對電控柴油機技術(shù)的應(yīng)用還是不完善。高壓共軌系統(tǒng)可實現(xiàn)在傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)中無法實現(xiàn)的功能，其優(yōu)點有：a．共軌系統(tǒng)中的噴有壓力柔性可調(diào)，對不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴(yán)重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。一下介紹一下高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)。