【正文】 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。，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?；趫?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 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。由于電感中電流不能突變，電流從零開(kāi)始逐漸增長(zhǎng)，電壓開(kāi)始逐漸減小，趨近于零，而電阻兩端的電壓變化正好相反。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。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(chē)的CAN總線控制[9] [D].浙江大學(xué)，2011。目前。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。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。 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。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(mén)、供油拉桿位置)來(lái)決定的。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。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(mén)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。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)。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。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)。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。1988年歐洲柴油機(jī)轎車(chē)的銷售量占轎車(chē)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％。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(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間決定噴油量的大小和噴油時(shí)刻。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。一下介紹一下高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)。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(chē)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。 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。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。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。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)。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)車(chē)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。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)。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)。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。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。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。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。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(lì)了我。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。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(xiě)為 (46)式中 (47)它們都是與采樣周期、比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)有關(guān)的系數(shù)。圖 42 系統(tǒng)程序流程圖 CAN總線控制流程圖CAN總線是一個(gè)基于報(bào)文而不是基于站點(diǎn)地址的協(xié)議。圖311 位移執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電路如圖311所示。采用圖38的方法構(gòu)成實(shí)際測(cè)量電路。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）?？傊?，每個(gè)柱塞位置所對(duì)應(yīng)的噴油量同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩有一定的比例關(guān)系，與螺旋線成一定角度即對(duì)應(yīng)一定的噴油量。前置器內(nèi)產(chǎn)生的高頻電流從振蕩器流入探頭線圈中，線圈就產(chǎn)生了一個(gè)高頻電磁場(chǎng)。采用位移傳感器能使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油系統(tǒng)反饋的位移信號(hào)準(zhǔn)確度高，使整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)提供了有效的偏移量，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。（2） VSS接地端。所以本系統(tǒng)采用PID控制，即簡(jiǎn)單，又能達(dá)到控制精度要求。國(guó)內(nèi)既積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)又努力自主開(kāi)發(fā)，04年底威孚集團(tuán)和BOSCH公司聯(lián)合組建了博世汽車(chē)柴油系統(tǒng)股份有限公司，該公司以BOSCH公司技術(shù)為依托在無(wú)錫生產(chǎn)高壓共軌系統(tǒng)。高壓共軌技術(shù)電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。柴油機(jī)市場(chǎng)份額將提高到大約15%，柴油機(jī)的電子控制技術(shù)大致可分為3個(gè)階段；20世紀(jì)70年代的初始研發(fā)階段，此時(shí)電控主要用于發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)；20世紀(jì)80年代為實(shí)用階段，發(fā)展了多種位置控制式和時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)，被控量也有原來(lái)的一種發(fā)展為多種；20世紀(jì)90年代至今為成熟階段，功能更為強(qiáng)大的電控噴油系統(tǒng)可以控制噴油噴油正時(shí)、噴油壓力以及噴油率[4] 池建軍，[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2007。第三代電控噴油系統(tǒng)是時(shí)間壓力式控制系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不再采用柱塞泵脈動(dòng)供油原理，而是利用高壓共軌或共軌蓄壓和液力增壓形式獲得高壓，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來(lái)控制噴射壓力，利用電磁閥控制噴射過(guò)程，噴油量的大小由噴油時(shí)間和共軌壓力共同決定。1967年，德國(guó)BOSCH公司開(kāi)始批量生產(chǎn)用進(jìn)氣管絕對(duì)壓力控制空燃比的DJetronic模擬式電子控制汽油噴射系統(tǒng)，裝備在大眾汽車(chē)公司生產(chǎn)的VW21600型轎車(chē)上，開(kāi)創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)電子控制新時(shí)代。電控單元硬件、軟件設(shè)計(jì)是電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。本文在給出了油量執(zhí)行結(jié)構(gòu)及其位置傳感器、供油定時(shí)控制機(jī)構(gòu)及其提前角檢測(cè)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其控制策略進(jìn)行了研究。 柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó)外對(duì)柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代。典型的時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)有：德國(guó)BOSCH公司的PDE27/PDE28系統(tǒng)，英國(guó)Lucas公司的EUI系統(tǒng)和美國(guó)底特律阿列森公司的DDEC系統(tǒng)等。據(jù)有些文章介紹在美國(guó)輕型車(chē)輛和轎車(chē)領(lǐng)域。為了解決柴油機(jī)這個(gè)燃油壓力變化缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)。國(guó)內(nèi)這方面研究的重點(diǎn)大學(xué)如吉林工業(yè)大學(xué)等以及長(zhǎng)春和無(wú)錫的等70個(gè)研究所分別在循環(huán)供（噴）油量和供（噴）正時(shí)的“位置控制”、“時(shí)間控制”和“共軌式系統(tǒng)＂等各個(gè)方面進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)研究工作，并取得了顯著成果。對(duì)已知的定常性受控對(duì)象，只要確定好響應(yīng)的參數(shù)，便可以很好地發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，使控制對(duì)象輸出在期望值上。（1） VCC芯片電源，接+5V。 噴油泵電控的整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)控制由位移傳感器來(lái)監(jiān)視，并反饋到電子控制單元進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控位移傳感器的測(cè)量精度反應(yīng)速度，輸出噪聲，工作穩(wěn)定性等指標(biāo)直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的控制精度及控制品質(zhì)，所以要慎重應(yīng)用。電渦流傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接觸式位移傳感器。位于柱塞之上的壓油腔經(jīng)柱塞上的垂直槽與吸油腔相通，于是供油終點(diǎn)以及所供的油量隨著油泵柱塞的移動(dòng)而產(chǎn)生變化。高級(jí)的精度更高。檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)思想是為了檢測(cè)噴油泵內(nèi)齒條位置變化，傳感器采用了非接觸形式的測(cè)量，利用電感的變化來(lái)測(cè)量齒條位移的改變，為了提高檢測(cè)的靈敏度，減小一次儀表的輸出噪聲。用手觸摸穩(wěn)定后的齒條，可以感到輕微震顫，起到了克服靜摩擦的作用。 圖 41 柴油機(jī)位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)的流程框圖如圖42所示。這種算法的缺點(diǎn)是：由于全量輸出，所以每次輸出均與過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)進(jìn)行累加，不僅占用較多的存儲(chǔ)單元，而且計(jì)算機(jī)運(yùn)算工作量大，不便于編寫(xiě)程序，而且，因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出的u(k)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)