电子节气门控制系统设计

电子节气门控制系统设计摘 要电子节气门产品自 20 世纪 80 年代问世以来，已逐渐应用到各种中、高级轿车中。相对于传统的机械式节气门，电子节气门系统(ETCS)能根据驾驶员的驾驶意图以及整车行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆具有最佳的动力性和燃油经济性，并能够为怠速控制(IDL)、驱动防滑控制(ASR)和巡航控制(CCS)等电子控制功能的实现奠定基础，从而提高安全性和乘坐舒适性。同时，对于混合动力汽车，为了实现能量的管理和分配，电子节气门也成为了必定的选择。本文对电子节气门系统进行了讨论和开发，为电子节气门在混合动力轿车上的应用奠定了基础。本文分析了电子节气门系统的工作原理、基本结构以及机械结构中存在的非线性因素和各自的特性，如复位弹簧、气流的冲击、库伦+粘滑摩擦等。测定电子节气门的关键参数，建立了电子节气门系统的数学模型。为了适应电子节气门控制系统的快速动态特性，抑制由于电子节气门体的非线性因素对控制特性的影响，提出了一种新的模糊 PID 复合控制策略，通过模糊控制提高电子节气门系统的动态性能，用智能积分 PID 控制保证系统的稳态能，利用权重因子函数改善控制切换过程。电子节气门控制器采纳飞思卡尔公司的 MC9S12DG128 单片机作为主控芯片,同时硬件系统还包括控制器的供电电源模块、直流电机的脉宽调制驱动模块、串行通信模块和 CAN 总线通信模块等。采纳 CodeWarrior 编译的程序软件，完成了控制功能和调试功能。为了对系统状态实时显示和故障报警，以及在控制过程中进行数据采集，本文开发出基于 LabWindows/CVI 的串口通信系统。试验结果表明:模糊 PID 复合控制相对于 PID 控制和智能积分 PID 控制能够较精确地控制节气门开度，减小超调量，瞬态误差较小，滞后时间较短。所开发的模糊 PID 复合控制器能够完成电子节气门系统的控制功能要求。关键词：电子节气门；非线性；模糊 PID 复合控制策略AbstractSince the electronic throttle product was developed in the eighties of the twentieth Century, it has gradually been applied to high-grade automobile. Relative to the traditional mechanical throttle, the electronic throttle control system can sense the drive intention from the driver and the current situation of the auto, and then decide the correct throttle’s position,...