【正文】 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 12 (3)若經(jīng)反復(fù)調(diào)整，系統(tǒng)動態(tài)過程仍不滿意，可加入微分環(huán)節(jié)。 結(jié)合資料可知有以下數(shù)據(jù)： 表 22 系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)表 系統(tǒng)參數(shù) 計算值 轉(zhuǎn)動慣量 J 2m? 彈簧系數(shù) *m/rad 彈簧扭矩補償系數(shù) *m 庫倫抹茶系數(shù) *m 粘性抹茶系數(shù) *m*s/rad 電極常 數(shù) *m/A 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 11 3 ETC 系統(tǒng)控制策略的研究與實現(xiàn) 數(shù)字 PID 控制算法介紹 PID 控制系統(tǒng)原理如圖 31 所示 圖 31 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 在采樣時刻 t=iT，可得數(shù)字 PID 控制算法如下 : ? ? 0111ueeTTdeTTeKu iiioj jii ??????? ??? ??? 公式（ 31） 數(shù)字 PID 控制算法按數(shù)值逼近原理近似計算，只要采樣周期 T 足夠小，就可以計算得相當精確，使被控過程與連續(xù)過程十分地接近?？刹捎煤瘮?shù)擬合方法得到。其中一傳感器信號 TPS，電壓隨角度增大而從 到 伏，而另一傳感器信號 TPS2 電壓則相反， 從 到中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 7 伏變化，但任何時候，兩者之和總等于傳感器加載電壓 5 伏，這就便于兩傳感器信號之間的相互監(jiān)測。根據(jù)不同的控制理論及算法，得到了不同的控制方法。有的 ETCS則提供了一個雙重操縱系統(tǒng)，在此情況下系統(tǒng)可被切斷，仍由加速踏板緩慢操縱汽車行駛。從化油器到電噴系統(tǒng)得描述如下 : 當節(jié)氣門在關(guān)閉狀態(tài)時，進氣腔道不通，發(fā)動機不進氣，也不工作。系統(tǒng)設(shè)有冷起動噴油器，故可改善低溫起動性能。 再次對電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的功能分析，對電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的硬件電路包括控制芯片模塊、輸入模塊、輸出模塊和通信模塊進行了詳細 的闡述，并設(shè)計了基于磁阻傳感器的角位移測量系統(tǒng)。在該控制系統(tǒng)硬件電路中，需要單片機產(chǎn)生兩路 PWM 分別控制 MC33186 的 IN1 和 IN2，以分別控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。第二代電子節(jié)氣門集成了幾項獨特 的駕駛性能，如改變車輛對加速踏板響應(yīng)的靈敏度 。由于ETCS的優(yōu)越性 , 世界上越來越多的大型汽車制造公司開始采用 ETCS。深入的研究電子節(jié)氣門的控制系統(tǒng)，利用 Protel設(shè)計系統(tǒng)電路原理圖和印制電路板 PCB 圖。 研究意義：汽車發(fā)動機電子節(jié)氣門具有更高的可靠性，電子節(jié)氣門可以更好的控制進氣，達到減少排放減少能源消耗等作用，在相同的能源下達到最佳的動力效果，并且電子節(jié)氣門系統(tǒng)可以分析駕駛者的動作及解析其意圖，來產(chǎn)生最佳的操控及穩(wěn)定性，減少冷車市的廢氣排放，給你更舒適的駕駛感覺。與第一代系統(tǒng)不同，第二代 ETC 的處理器集成十發(fā)動機 ECU 中，并采用一個單獨的微處理器監(jiān)測 ETC 主要輸入信號及主 ECU 是否正常工作。 2020 年 3 月 2 日 — 3 月 31 日，完成畢業(yè)論文雛形，并定期向指導(dǎo)教師匯報進度，聽取指導(dǎo)教師的意見和指導(dǎo)。電子節(jié)氣門作為發(fā)動機進氣控制系統(tǒng)的下一代產(chǎn)品，國外的研究試驗得到大力發(fā)展，并口趨成熟。 2. 國內(nèi)汽車發(fā)動機電子節(jié)氣門的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)近年來在捷達、寶來、波羅等轎車上廣泛采用了引進的電子節(jié)氣門。 電子節(jié)氣門控制是汽車動力控制系統(tǒng)中的一部分，它對于汽車的功率和駕駛控制有著非常重要的作用。由于機械控制系統(tǒng)特性限制，使用傳統(tǒng)辦法已經(jīng)不能使汽車性能得到明顯的改善和提高。下坡時可以完全不噴油，發(fā)動機對空氣壓縮，所以降低燃油消耗量了。 f 通 道 斷 面 θ 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 3 電子節(jié)氣門的優(yōu)點 電子節(jié)氣門控制的優(yōu)點可以概括為： (1)節(jié)氣門開度的精確控制。隨電子技術(shù)的快速進步，傳統(tǒng)機械控制、液壓控制技術(shù)相對來說，都比不上電子控制快速與精準，在配合上就會有些滯后，造成反應(yīng)不夠迅速與直接 。 圖 24 節(jié)氣門體運動結(jié)構(gòu)示意 進氣流量分析 據(jù)穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程，得進氣流量 : ?? /ACM? 公式（ 21） 假定比熱為定值，流動過程可逆，根據(jù)能量守恒，又因為氣體流動視可以為絕熱過程，由 C/2=△h=Cp△ T,則有 : kx VPVP 1100 ? 公式（ 22） 所以可以得出： 當101 12 ??????? ?? KKKPP 時，為亞臨界流動： ? ?? ?? ? 112co s141210110100212 1???????????????????????????????????????????????KPPKPPRTpDKMKKKKK???公式 (23) 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 6 當101 12 ??????? ?? KKKPP 為超臨界流動： ??? ? ? ?12 1002 12cos14 ????????? ????????? KKkkRTpDM ??? 公式 (24) 實際流量與理論流量的差異，可以由流量系數(shù)來補償。它的的主要優(yōu)點有 :體積小，傳動效率高，工作可靠，壽命長，傳動比準確，結(jié)構(gòu)緊湊。它與這些部分的密度，幾何形狀及傳動比有關(guān) 。為了減小單片機運算量提高運算速度，通常放大 2n整數(shù)倍的方法確定這些參數(shù)，在運算中再除以 2n的整數(shù)倍。 模糊 PID 控制仿真分析 傳統(tǒng) PID 控制和模糊 PID 控制效果進行 仿真對比。系統(tǒng)周期地采集油門踏板角位移傳感器信號和節(jié)氣門角位移信號，二者之間存在一個偏差 e(t)，系統(tǒng)根據(jù)偏差 e(t)，通過 PID 控制算法調(diào)節(jié)占空比驅(qū)動直流電機，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的精確程制。0 wKiRiR tra ????? 公式（ 217） 其中： ratRR wKui ?? 39。 圖 28 靜摩擦和庫倫摩擦 圖 29 靜摩擦、庫倫摩擦和粘滯摩擦 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 8 盡管本系統(tǒng)中受到的摩擦力也十分復(fù)雜，為混合摩擦，根據(jù)其對系統(tǒng)的影響，對 Stribeck 摩擦及摩擦力的時間依賴性不用作深入探討，在此加以 忽略。 對于給定電子節(jié)氣門體中，節(jié)氣門在電 機驅(qū)動力、彈簧回復(fù)力及摩擦力 (粘性摩擦力和庫侖摩擦力 )作用下轉(zhuǎn)動 (其中減速齒輪傳動系對系統(tǒng)的影響不大 )。 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng) (Electronic Throttle Control System)正是采用電驅(qū)控制，稱為電驅(qū)油門(ThrottlebyWire )。 試驗證明，在節(jié)氣門接近全開時，混合氣流量越大，吸入空氣流脈動振動振幅及氣流反噴現(xiàn)象也越是增大，因而引起空氣流 量減少，使用化油器發(fā)動機混合氣變濃。 EFI 系統(tǒng)能實現(xiàn)空燃比高精度控制。汽車排放的大量尾氣造成環(huán)境污染問題等問題。 ： [1] Mike Dale , 韓建保 , 楊訓(xùn)敏 . 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點及其優(yōu)勢 [J]. 汽車維修與保養(yǎng) , 2020,(04) [2] 杜開明 , 秦大同 , 劉振軍 , 姜鳳翔 , 丁銳 . 電子節(jié)氣門仿真控制 [J]. 重慶大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ), 2020,(04) [3] 陳華 , 王耀南 , 孫煒 , 楊輝前 . 基于模糊高斯基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子節(jié)氣門控制 [J]. 計算技術(shù)與自動化 , 2020,(02) [4] 王仁義 . 奔馳 S500 冷車自動加速 [J]. 汽車維修技師 , 2020,(04) [5] 張漢斌 , 張榮兵 . 奔馳 S600 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)故障排除 [J]. 汽車與配件 , 1999,(45) [6] 陳華 , 王耀南 , 夏陽 , 楊輝前 . 基于自整定模糊 PID 的電子節(jié)氣門控制 [J]. 儀器儀表用 戶 , 2020,(01) [7] 李雪飛 , 凌永成 . 基于 80C196KB 單片機汽車智能電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的設(shè)計 [J]. 微計算機應(yīng)用 , 2020,(01) [8] 陶國良 , 郭連 . 電子節(jié)氣門技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 [J]. 車用發(fā)動機 , 2020,(04) [9] 陶國良 , 郭連 , 劉昊 , 萬里軍 . 電子節(jié)氣門變結(jié)構(gòu)滑?？刂萍胺抡媾c試驗 [J]. 內(nèi)燃機工程 , 2020,(03) [10] 尹葉丹 , 程昌銀 , 全書海 . 基于 DSP 的電子節(jié)氣門控制器的研制 [J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報 (信息與管理工程版 ), 2020,(05) 摘 要 社會需求、法規(guī)推動和電子技術(shù)的進步，推動了現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展 。 電子節(jié)氣門位置傳感器電位計隨著節(jié)氣門閥頻繁運動，處在高溫振動的工作環(huán)境中，其精 度可能會因為機械磨損下降。因此 , 尋找一種簡潔高效的控制算法是開發(fā)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的一個關(guān)鍵。經(jīng)審閱合格后著手畢業(yè)論文的初稿撰寫。 國外多家公司已對電子節(jié)氣門系統(tǒng)作了深入的研發(fā)，并口趨成熟。發(fā)展趨勢可總結(jié)為：在控制策略上 由線性控制發(fā)展為非線性控制，由輔助電子節(jié)氣門發(fā)展為獨立的電子節(jié)氣門系統(tǒng)，電子節(jié)氣門在控制策略上由先前的線性控制到現(xiàn)在的非線性控制 。 四、研究方案： 1）利用中國知網(wǎng)、維普、萬方等數(shù)據(jù)庫完成與畢業(yè)論文題目相關(guān)內(nèi)容的論文檢索；利用圖書館的圖書資源查閱相關(guān)的理論內(nèi)容；充分的利用互聯(lián)網(wǎng)進行資料的檢索收集； 2）查閱中英文資料，了解國內(nèi)外電子節(jié)氣門系統(tǒng)的研究與應(yīng)用概況、技術(shù)核心及應(yīng)用發(fā) 展情況； 3）查閱資料，掌握電子節(jié)氣門的機理和在實際使用過程中的利與弊； 4）確定基本方案； 5）可行性分析：對方案進行可行性分析，并收集資料初步確定論文實施方案的種類； 6）論文初稿：根據(jù)所查詢的資料和確定的方案，撰寫論文； 7）初稿審定：在指導(dǎo)老師的幫助下仔細研究初稿，針對其中出現(xiàn)的問題進行探討研究，完善充實論文內(nèi)容。與傳統(tǒng)的機械式節(jié)氣門相比 ,電子節(jié)氣門取消了與油門踏板的剛性連接。對海拔高度地補償 。節(jié)氣門控制單兀沒有與發(fā)動機管理系統(tǒng)有機結(jié)合起來，節(jié)氣門的目標位置由測試系統(tǒng)給定，只能用于試 驗研究，與國外控制系統(tǒng)相比顯然有明顯的差距。 關(guān)鍵詞 電子節(jié)氣門，電控系統(tǒng)，變結(jié)構(gòu)滑模，控制算法，硬件系統(tǒng) Abstract Auto electronic control has made rapid progress by more requirements of the society, pending tougher emission standards and the developments in electronics, and DrivebyWire is one of the most important technologies. ETCS (electronic throttle control system) is one part of the powertrain control system, it plays a very importantrole in powertxain control. This thesis firstly introduced the ETCS, then modeled and simulated its dynamics and electrics characters in Matlab/simulink/stateflow, and the model based embedded software code isgenerated, then test is curried out in the realtime workshop. The whole thesis consists of six sections. Riefly states the ETC technique developinghistory, features, the current application situation and products, and then points out the significance of the thesis and the main content of the research work. Analyzes the dynamics of each part of the throttle body, including pneumatics, spring torque, friction etc, and then deduces mathematical model of ETCS. And system identification is also done using the toolbox of Matlab. In the mechanical and electrical control system, the most universal controller is a PID controller, the pa