【正文】 動(dòng)勢(shì)。圖 34 受限單極性可逆 PWM 控制原理現(xiàn)以直流電機(jī)正轉(zhuǎn)為例，介紹受限單極性驅(qū)動(dòng) PWM 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。直流電機(jī)正轉(zhuǎn)情況下，開關(guān)管 V1 受 PWM 控制信號(hào)控制，向開關(guān)管 V4 施加高電平，使其常開 ?？赡嫦到y(tǒng)是指電機(jī)可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。θ 為節(jié)氣門開度。Ra 為電樞電阻。同時(shí)避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近產(chǎn)生振蕩，一般 KD 為:當(dāng)絕對(duì)值 e 較小時(shí) KD 取大些，當(dāng)絕對(duì)值 e 變大時(shí) KD 取小些。當(dāng)誤差絕對(duì)值 e 適中時(shí)，使系統(tǒng)具有較小的超調(diào)，應(yīng)取稍小 KP。經(jīng)計(jì)算洗取誤莽 e、誤籌奪律率 ec 隸屬函數(shù)可知，誤差 e、誤差變化率 ec 隸屬函數(shù)賦值表如表 31 所示。(2)隸屬函數(shù)及隸屬函數(shù)賦值表的確定最常用的隸屬函數(shù)通常為三角形函數(shù)、梯形函數(shù)或正態(tài)分布函數(shù)，故隸屬函數(shù)采用正態(tài)分布，正態(tài)分布函數(shù)公式為: 公式（310）??????2/exp?????au正態(tài)分布函數(shù) μ(x)在參數(shù) a 確定的情況下，λ 的大小影響著隸屬函數(shù)曲線的形狀，同時(shí)對(duì)控制效果影響較大。圖 32 模糊 PID 控制系統(tǒng)框圖在模糊 PID 控制算法中，模糊推理部分根據(jù)誤差、誤差變化率模糊化后的模糊量 E, EC，由模糊控制規(guī)則推理得到 PID 三個(gè)控制參數(shù)的增量△Kp, △Ki, △ Kd，再根據(jù)逆模糊化的方法得到△Kp, △Ki, △Kd 的精確量，修改 PID 控制器的參數(shù)，進(jìn)而控制被控對(duì)象。 仿真參數(shù)和結(jié)果只能對(duì) PID 控制和模糊 PID 控制的比較作理論說明。Td 為電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)。模糊控制同 PID 控制算法相比，模糊控制在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)不需要建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，對(duì)被控對(duì)象特性參數(shù)的變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，適合對(duì)難以建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行控制。 數(shù)字 PID 控制器設(shè)計(jì)為便于計(jì)算機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)，將模擬 PID 算式離散化。然后反復(fù)調(diào)整 Ti 和助，逐步減小 Ti。(1)首先只加入比例部分。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PID 的控制對(duì)象是節(jié)氣門閥的開度。為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，因此又稱為位置式 PID 控制算法。我們可以根據(jù)已經(jīng)得到的參數(shù)，在節(jié)氣門運(yùn)動(dòng)的線性區(qū)域，進(jìn)行相同速度的恒速逆時(shí)針和正時(shí)針運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)庫侖摩擦力大小只與速度方向有關(guān)的特性，可以計(jì)算出庫侖摩擦系數(shù) Kd。 電機(jī)常數(shù) Kt 可通過策略電機(jī)的電流與其產(chǎn)生的扭矩之間的關(guān)系來確定，也可以通過測(cè)量電機(jī)的感受電動(dòng)勢(shì)來確定。根據(jù)式 216，并忽略電感的影響，即令 L=0，則有: 公式（217）39。 電機(jī)電路方程圖 210 直流電機(jī)示意圖節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁直流電機(jī)，其等效電路見圖 210，據(jù)基爾霍夫定律，建立方程: 公式(212)0????’wKdtiLRitra其中 wKw’?g21 模型建立分析研究可知：節(jié)氣門軸上的總慣量為 J，總阻尼為 B，則: 公式(213)??tpsggmJKec21int1??? 公式(214)sB2it2其中有: ImsgtsNKint1ecint?據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，在節(jié)氣門軸上建立方程為: ????00sin?????? KiKwJst 公式(215)??Pfd?i因此系統(tǒng)總的數(shù)學(xué)模型為 公式(216)??????39。節(jié)氣門開度越大，壓差越大，則產(chǎn)生的阻力矩也越大，可表示為: 公式(211)????PTp??其中，△P 為節(jié)氣門內(nèi)外壓力差。所用的齒輪為塑料齒輪，具有重量輕，摩擦小等特點(diǎn)。如圖 29 所示。節(jié)氣門進(jìn)行逆針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)角 θ 大于平衡位置所在轉(zhuǎn)角 90 度時(shí)，節(jié)氣門軸受到彈簧 K 的作用，K 使節(jié)氣門回復(fù)向平衡位置，而在轉(zhuǎn)角回復(fù)到 θ= θo 時(shí)節(jié)氣門軸上一活塊被平衡位置擋塊擋住，此時(shí)節(jié)氣門軸受到的扭矩為 K = K1θo。圖 25 踏板機(jī)構(gòu)圖 26 節(jié)氣門位置傳感器示意圖以節(jié)氣門位置傳感器為例，進(jìn)行傳感器模型設(shè)計(jì)。但因?yàn)椴环€(wěn)定流動(dòng)的動(dòng)態(tài)模擬比較困難，刀一般是用穩(wěn)定流動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定，并且產(chǎn)值變化范圍較大，從 到 左右，所以測(cè)得值也并不很準(zhǔn)確，本森的研究表明，動(dòng)態(tài)流量系數(shù)比靜態(tài)流量系數(shù)要小一些。其組成為:直流電機(jī)、減速齒輪、節(jié)氣門位置傳感器、回位彈簧。根據(jù)變結(jié)構(gòu)理論及滑?？刂评碚摚O(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)滑?？刂破鳌?duì)進(jìn)氣量的精確控制即空燃比控制也決定了燃燒的好壞，即決定燃油經(jīng)濟(jì)性與排放性，因而節(jié)氣門的控制策略最為關(guān)鍵。且鋼纜式控制機(jī)構(gòu)有機(jī)械磨耗問題，使用時(shí)間越久，控制就會(huì)越不精準(zhǔn)。汽車上現(xiàn)有配備皆可簡化，重量可減輕，對(duì)汽車設(shè)計(jì)、油耗表現(xiàn)都有正面功效。電傳線驅(qū)( DrivebyWire)理念己得到廣泛的重視、研發(fā)與應(yīng)用。(3)具有更高的可靠性。在普通節(jié)氣門體上、節(jié)氣門的開度由加速踏板的踏下量來控制。可見氣門必須采取非線性控制。當(dāng)節(jié)氣門開啟到垂直位置時(shí)，通道面積到最大。 電子節(jié)氣門 節(jié)氣門特性早期節(jié)氣門為了調(diào)節(jié)汽油機(jī)的充氣量，在化油器腔體上設(shè)置節(jié)流裝置，由杠桿、鋼絲拉線與油門踏板相連。(5)減少污染。(4)耗油量低，經(jīng)濟(jì)性好。采用 EFI 后，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣可不必預(yù)熱，可吸入密度較大冷空氣，同時(shí)進(jìn)氣歧管阻力減小，所以充氣系數(shù)升高。汽車電子控制技術(shù)開始于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制。至此，要使汽車的性能跟上時(shí)代的腳步，采用電子控制技術(shù)成為必然趨勢(shì)。 Hardware System目 錄1 緒論 ....................................................................................................................................................................1 汽車電子技術(shù) .............................................................................................................................................1 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制 .........................................................................................................................................1 電子節(jié)氣門 .................................................................................................................................................2 節(jié)氣門特性 ..........................................................................................................................................2 電子節(jié)氣門的優(yōu)點(diǎn) ..............................................................................................................................3 課題的提出及主要內(nèi)容 .............................................................................................................................32 系統(tǒng)建模 ............................................................................................................................................................4 系統(tǒng)組成原理 .............................................................................................................................................4 系統(tǒng)硬件 ..............................................................................................................................................4 系統(tǒng)原理 ..............................................................................................................................................4 系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 .............................................................................................................................................4 節(jié)氣門體機(jī)構(gòu) ......................................................................................................................................4 進(jìn)氣流量分析 ......................................................................................................................................5 傳感器建模 ..........................................................................................................................................6 彈簧扭矩分析 ......................................................................................................................................7 摩擦力分析 ..........................................................................................................................................7 齒輪傳動(dòng)及齒隙影響 ..........................................................................................................................8 進(jìn)氣氣流的影響 ..................................................................................................................................8 電機(jī)電路方程 ......................................................................................................................................8 模型建立 ..............................................................................................................................................9 系統(tǒng)參數(shù) .....................................................................................................................................................93 ETC 系統(tǒng)控制策略的研究與實(shí)現(xiàn) ..................................................................................................................11 數(shù)字 PID 控制算法介紹 ........................................................................................