【正文】 和采樣周期T。只要使用前后三次采集量值的偏差，即可得出控制增量。模擬PID控制線路簡(jiǎn)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。CAN總線上報(bào)文所包含的內(nèi)容只有優(yōu)先級(jí)標(biāo)志區(qū)和欲傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。用隔離變壓器將220V交流電降到12V交流電壓，然后經(jīng)過(guò)整流之后交流點(diǎn)變成了直流電，再經(jīng)過(guò)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。 CAN總線模塊設(shè)計(jì)CAN總線最初是德國(guó)BOSCH為汽車行業(yè)的監(jiān)測(cè)，控制而設(shè)計(jì)的。圖 310 AD轉(zhuǎn)換電路我們通過(guò)ADC0804的VIN+和VIN兩個(gè)引腳接收由電壓差信號(hào)，然后芯片內(nèi)部處理將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，之后傳給單片機(jī)做處理，一次AD轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。在電路分析中，可將方波脈沖看作2個(gè)階躍函數(shù)之差，先從理論上進(jìn)行分析，再通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其正確性。圖 37 傳感器內(nèi)部引線示意圖其中A的電感量的變化時(shí)傳感器短路環(huán)的運(yùn)動(dòng)實(shí)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)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，而復(fù)位時(shí)間是(時(shí)鐘周期=12振蕩周期,振蕩周期=1/f)，這個(gè)時(shí)間只能大不能小，具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。系統(tǒng)中推動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器采用的是德國(guó)BOSCH公司的電磁式執(zhí)行器。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)車用柴油機(jī)電控技術(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)噴油泵的電控，其中噴油量的準(zhǔn)確控制是核心問(wèn)題，而噴油量的準(zhǔn)確控制又是通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)的，要進(jìn)行有效的控制，就要求傳感器檢測(cè)的當(dāng)前齒條的位置信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤，因此對(duì)于齒條唯一檢測(cè)所應(yīng)用的傳感器的選擇和AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)尤為重要。該電流產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，方向與線圈磁場(chǎng)相反，這二個(gè)磁場(chǎng)相互疊加就改變了原線圈的阻抗。作為位移傳感器，它不但可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的直線位移，而且還可同時(shí)給出運(yùn)動(dòng)物體的速度模擬信號(hào)。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(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，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(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。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． 時(shí)鐘。ATMEL公司的8位單片機(jī)是國(guó)際主流機(jī)型之一，具有功能齊全、可靠性高、品種多、性能價(jià)格比高的特點(diǎn)，在家電、儀器儀表及智能控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。（齒條位移大于1mm），響應(yīng)時(shí)間小于40ms。 論文研究的主要內(nèi)容本文主要研究對(duì)執(zhí)行器的控制問(wèn)題。國(guó)內(nèi)在一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開發(fā)、泄漏問(wèn)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(bào)，2004年第一期。目前多內(nèi)的柴油機(jī)電控燃油噴射技術(shù)比國(guó)外要落后很多，我國(guó)汽車工業(yè)與國(guó)際水平還存在相當(dāng)大的差距，對(duì)電控柴油機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還是不完善。因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。一下介紹一下高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)獎(jiǎng)勵(lì)啊的柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)將會(huì)使高噴射壓力、噴油量及噴油定時(shí)可靈活控最佳噴油速率控制的這樣的一個(gè)趨勢(shì)，全電子控制的燃油噴射系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)燃油噴射過(guò)程柔性控制的必然趨勢(shì)。還有日本一些公司生產(chǎn)的可變預(yù)行程的TICS直列泵已達(dá)2萬(wàn)多臺(tái)，其中絕大部分是電控的。較為典型的共軌式電控噴油系統(tǒng)有：美國(guó)BKM公司SERVOJET蓄壓式電控高壓噴射系統(tǒng)，美國(guó)Caterpillar公司的電控液壓泵。第二代時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的噴油機(jī)構(gòu)，采用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油的通斷，高速電磁閥的開啟和關(guān)閉時(shí)間決定噴油量的大小和噴油時(shí)刻。柴油機(jī)電子控制的研究比汽油機(jī)晚20年的時(shí)間，但是汽油機(jī)電控技術(shù)促進(jìn)了柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，從上世紀(jì)80年代開始，柴油機(jī)的電控技術(shù)得到了迅速發(fā)展。1988年歐洲柴油機(jī)轎車的銷售量占轎車銷售總量的15％，到1998年已經(jīng)上升到25％，2003年已經(jīng)超過(guò)32％，專家預(yù)測(cè)到2007年將超過(guò)50％。此外，為了完善柴油機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)，提出了柴油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)。采用電控技術(shù)后，將有效改善柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，降低柴油機(jī)的有害排放。這樣，就對(duì)噴油系統(tǒng)有較高的要求，改變了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制模式，實(shí)現(xiàn)了精確的控制，使排放更加清潔，減小了柴油機(jī)做功粗暴所產(chǎn)生的噪音，提高了車輛的經(jīng)濟(jì)型和舒適性。本系統(tǒng)采用我們比較熟悉的89C51單片機(jī)作為控制核心，采用電感傳感器作為反饋和信號(hào)的采集，使用光耦驅(qū)動(dòng)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(qiáng)了，使用PID控制算法控制系統(tǒng)穩(wěn)定，魯棒性強(qiáng)。柴油汽車如果達(dá)到歐III排放標(biāo)準(zhǔn)呢就必須改進(jìn)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)，南京依維柯汽車公司于2003年與BOSCH公司合作引進(jìn)柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)，使原為歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)降低了顆粒物等有害物質(zhì)的排放，達(dá)到了歐III排放標(biāo)準(zhǔn)[2] 廖鐵勇，華紅文，[J].廣州航海高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010,18(4)47。柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)發(fā)展至今已先后推出了三代產(chǎn)品，即位置控制式、時(shí)間控制式和壓力時(shí)間式。同時(shí)要求高速電磁閥有良好的響應(yīng)和可靠性，制造難度大。因此，我國(guó)也參照歐洲排放法規(guī)制定了自己的排放法規(guī)，2001年起執(zhí)行了相當(dāng)于歐洲一號(hào)的法歸，2004年1月頒布執(zhí)行了相當(dāng)于歐洲二號(hào)的法規(guī)，在2008年將執(zhí)行歐洲三號(hào)法規(guī)。一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的柴油機(jī)電控技術(shù)水平目前已相當(dāng)發(fā)達(dá)。因此，基本工作原理是計(jì)算機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器的輸入信號(hào)，首先計(jì)算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器的信號(hào)進(jìn)行修正，再與來(lái)自控制套位置傳感器的信號(hào)進(jìn)行反饋修正，確定最佳噴油量。油管內(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器的針閥開啟壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象，由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔铮℉C）的排放量，油耗增加。共軌式噴油系統(tǒng)于二十世紀(jì)90年代中后期正式進(jìn)入實(shí)用化階段。如長(zhǎng)春汽車研究所對(duì)直列泵的可變預(yù)行程控制進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了CA6110系列柴油機(jī)的調(diào)速控制；北京理工大學(xué)用電磁閥通過(guò)液壓伺服機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)了直列泵的噴油量控制；東汽公司在CUMMINS6BT上進(jìn)行的基于調(diào)節(jié)齒桿位置控制油量的調(diào)速器系統(tǒng)也取得了一定成效。在電控噴射方面柴油機(jī)與汽油機(jī)的主要差別是，汽油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比(汽油與空氣的比例)，柴油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)則是通過(guò)控制噴油時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)輸出油量的大小，且柴油機(jī)噴油控制是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置(油門、供油拉桿位置)來(lái)決定的。由于PID控制算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，具有較強(qiáng)的魯棒性以及較高的控制精度，特別是穩(wěn)態(tài)精度高，具有很廣泛地適應(yīng)性。 系統(tǒng)方案論證近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)電子控制采用使的發(fā)動(dòng)機(jī)突破傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)節(jié)的弱點(diǎn)，進(jìn)一步提高了噴油系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)能力。用戶可以根據(jù)需 要靈活定位；j． 采用普林斯頓的統(tǒng)一尋址方式，方便編制，簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)；k． 單片機(jī)引腳功能介紹：40個(gè)引腳按引腳功能大致可以分為4個(gè)種類：電 源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。①ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的8位地址；②PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，在引腳輸入編程脈沖。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出的控制信號(hào)（屬控制總線）[7] 張毅剛.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》[M].高等教育出版社。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于要求測(cè)量精度使用環(huán)境較惡劣的位移和液位測(cè)量系統(tǒng)中。電渦流位移傳感器系統(tǒng)主要包括探頭、延伸電纜（可選）、前置器和附件。目前。噴油泵體的上不是吸油腔，吸油腔通過(guò)2個(gè)小進(jìn)油孔與壓油腔相連。齒條位移通過(guò)軟件輸出PWM波驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89C51,其內(nèi)部集成有CAN總線控制功能，能夠收集整車的CAN總線控制[9] [D].浙江大學(xué)，2011。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。 (31)短路環(huán)的運(yùn)動(dòng)，互感系數(shù)M發(fā)生改變，所以可以用M的變化，即電感的變化表示唯一的變化[11] [M].浙江:浙江科學(xué)技術(shù)出版，2009。由于電感中電流不能突變，電流從零開始逐漸增長(zhǎng)，電壓開始逐漸減小，趨近于零，而電阻兩端的電壓變化正好相反。在本系統(tǒng)中，PWM波的產(chǎn)生式利用單片機(jī)的定時(shí)器，通過(guò)哦軟件編程實(shí)現(xiàn)的，采用軟件定時(shí)器模擬輸出PWM波，頻率可以通過(guò)程序并根據(jù)工作過(guò)程的實(shí)際情況改變，用以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中不同的機(jī)械特性。圖 312 CAN總線通信模塊CAN總線接收來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析組態(tài)然后下傳給下位機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)控制功能，當(dāng)CAN總線接口接收到下位機(jī)的上傳數(shù)據(jù)，控制器就產(chǎn)生一個(gè)中斷，引發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，通過(guò)中斷處理程序接收每一幀信息并通過(guò)CAN總線上傳給上位機(jī)進(jìn)行分析。在噴油泵實(shí)際工作時(shí)，齒條位置的控制存在不確定因素，具有非線性和時(shí)變性的特點(diǎn)，此時(shí)就可以采用PID調(diào)節(jié)器。基于報(bào)文的這種協(xié)議另外設(shè)一個(gè)好處是新的節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)方便地加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，而不需要對(duì)多有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新編程以便它們能識(shí)別這一新的節(jié)點(diǎn)。圖 44 PID調(diào)節(jié)器框圖 齒條位移閉環(huán)增量式PID控制柴油機(jī)噴油泵的電磁執(zhí)行器在實(shí)際的工作中具有非線性和時(shí)變性，重復(fù)性差，數(shù)學(xué)模型不確定，所以在控制過(guò)程中進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，鑒于PID控制算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，具有較強(qiáng)的魯棒性以及較高的控制精度，特別是穩(wěn)態(tài)精度高等特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用數(shù)字增量式PID控制，在柴油機(jī)噴油泵齒條位置計(jì)算控制系統(tǒng)中，使用的是增量式數(shù)字PID控制器[16] 李慧，李文學(xué)，[J]，內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2003年第四學(xué)期。，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可用邏輯判斷的方法去掉。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)采用分段PID控制，即1mm一段，在每段采用不同的PID控制參數(shù)。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。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，我深愛(ài)的電氣學(xué)院有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意?。?！最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的各位老師和同學(xué)表示衷心的感謝?。?！2015年6月3日參 考 文 獻(xiàn)33