【正文】 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。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。其總體框圖如圖313所示。圖 313 CAN總線框圖 電源模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)多數(shù)單元采用的是直流供電方式，它要求供電電壓穩(wěn)定，不受負(fù)載變化和其它干擾的影響。設(shè)計(jì)中控制系統(tǒng)的多數(shù)供電電源采用在整流電路輸出端串聯(lián)三端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓供電模式。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。電路圖如圖314所示。 圖 314 電源驅(qū)動(dòng)電路第四章 系統(tǒng)流程圖及軟件設(shè)計(jì)采油機(jī)噴油泵電控系統(tǒng)的關(guān)鍵是齒條位置控制，其閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。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。PID控制算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，具有較強(qiáng)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。 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。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。也就是說(shuō)報(bào)文不是按照地址從一個(gè)節(jié)點(diǎn)送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。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。所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到總線上傳送的報(bào)文，并在正確接收后發(fā)出應(yīng)答確認(rèn)。至于該報(bào)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(diǎn)本身，同一個(gè)報(bào)文可以發(fā)送給特定的站點(diǎn)，只取決于我們?cè)趺丛O(shè)計(jì)我們的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)?；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)。一旦新節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中，它就會(huì)開始接受信息，判別識(shí)別標(biāo)識(shí)，然后確定是否做處理或直接丟棄。圖 43 CAN總線流程圖 PID控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中許多被控對(duì)象受負(fù)荷變化或干擾因素的影響，其對(duì)象特性參數(shù)或結(jié)構(gòu)易發(fā)生改變。在自動(dòng)控制理論的發(fā)展過(guò)程中，比例—積分—微分（PID）控制是歷史最悠久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式?？刂凭哂性肀容^簡(jiǎn)單明確、便于實(shí)施、適應(yīng)性和魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，是目前商品化程度最高的控制方式。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。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字PID控制規(guī)把PID控制規(guī)律數(shù)字化，由軟件實(shí)現(xiàn)，控制參數(shù)易于調(diào)整，而且可以進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷功能結(jié)合起來(lái)，使PID控制更加靈活多樣[15] Koivo H N，Tanttu J of PID controllers:survey of SISO and MIMO techniques[A].Aingapore，1991。 PID控制框圖設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器框圖如圖44所示。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。離散的位置式PID表達(dá)式為 （41） （42）式中k采樣序號(hào)，k=0，1，2，3……；第k次采樣時(shí)刻的輸出值；第k次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；第k1次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；采樣周期；積分時(shí)間常數(shù)；微分時(shí)間常數(shù)；積分常數(shù)；微分常數(shù)。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)的實(shí)際位置，如計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化，回引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的大幅度變化，這種情況在柴油機(jī)汽車實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不是不允許的，并且可能造成重大事故。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(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)有關(guān)的系數(shù)。由于ECU單元用恒定采樣周期（T=10ms），一旦確定了、。只要使用前后三次采集量值的偏差，即可得出控制增量。采用增量式算法，電控單元輸出的控制增量對(duì)應(yīng)的是電磁執(zhí)行器位移（即齒條位移）的增量。對(duì)應(yīng)齒條實(shí)際位移的控制量，控制增量的積累需要采用一定的方法來(lái)解決。，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。，由于輸出通道和執(zhí)行器裝置具有信號(hào)的鎖存作用，故仍能保持原值。控制增量的確定僅與最近采樣值有關(guān)，所以較容易通過(guò)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。 PID流程圖PID流程圖如圖45所示。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?，F(xiàn)在系統(tǒng)的主要任務(wù)是選取合適的PID控制器參數(shù)使整個(gè)系統(tǒng)具有滿意的動(dòng)態(tài)特性，并滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求。由于電磁執(zhí)行器推動(dòng)噴油泵齒條運(yùn)動(dòng)在各個(gè)階段差異較大，非線性嚴(yán)重，采用一組參數(shù)控制整個(gè)齒條位移過(guò)程，控制效果不能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。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)。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(yàn)中針對(duì)、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(cè)得、后，可可根據(jù)公式（7）計(jì)算出、參數(shù)值。列出了分段PID參數(shù)的各段修正值[18] 李振，[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2005[19] [M].北京:電子工業(yè)出版社，2009[20] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，[21] 陸明珠,劉軍海,[J].傳感器世界，2012,(08):3637[22] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007[23] [M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007[24] 王祁,—智能傳感器和多功能傳感器[J].傳感器技術(shù)，2010,17(01):5658[25] [M].北京:電子工業(yè)出版社，2006[26] [M].北京:清華大學(xué)出版社，2010[27] [:清華大學(xué)出版社，2007[28] Chen J,Rine D fuzzy logic controller software ponents bining adaptational gorithms[J].Advances in Engineering Software，2012,34:125137[29] [J]，2005[30] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007[31] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2001[32] 劉慶國(guó)，[M]，北京:冶金工業(yè)出版社，2008。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。對(duì)已知的定常性受控對(duì)象，只要確定好相應(yīng)的參數(shù)，便可以很好的發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，使控制對(duì)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(jī)作為控制的核心，采用電感傳感器作為反饋信號(hào)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，工作穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效果好。系統(tǒng)的控制算法采用了分段PID控制，PID控制算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算量少，具有將強(qiáng)的魯棒性。采用位移傳感器信號(hào)激勵(lì)電路和AD轉(zhuǎn)換電路，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油控制系統(tǒng)反饋的位移信號(hào)準(zhǔn)確度高，為整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)控制提供了有效的偏移量，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明該電路工作穩(wěn)定、可靠。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。對(duì)已知的定常性受控對(duì)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(duì)象輸出在期望值上?；跁r(shí)間，材料，成本，復(fù)雜度的考慮，論文中只設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單情況，更多電子設(shè)備的控制與故障狀態(tài)有待研究。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果不能完全保證可靠性。致 謝本論文是在我的導(dǎo)師李老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。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。李老師不僅在學(xué)習(xí)上給我們以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過(guò)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(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，我深愛的電氣學(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