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1、电子节气门控制系统设计摘 要毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕
2、业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保
3、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 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
4、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然的选择。本文对电子节气门系统进行了研究和开发，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，
5、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用飞思卡尔公司的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。采用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
6、要求。关键词：电子节气门；非线性；模糊PID复合控制策略IIIAbstractAbstractSince 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 d
7、rive intention from the driver and the current situation of the auto, and then decide the correct throttles position, so that the dynamic performance and fuel economy can be improved. Furthermore, its helpful to realize some electronic control function, such as IDL, ASR and CCS, thereby the security
8、 and driving comfort can be improved. With the appearance of hybrid vehicle, electronic throttle becomes an inevitable choice for the power control and management for hybrid vehicle. In this paper,the electronic throttle control system was researched and developed, which laid the foundations of appl
9、ying the ETCS to vehicle.The principle and basic structure of the electornic throttle control system(ETCS) was analyzed. The nonlinearity characteristics including nonlinear spring, aerodynamic impact, coulomb and viscous friction in the mechanical part of the throtle body was studied too. After the
10、 analysis of the ETCS, the key parameters of the throttle was measured. The numerical model of the electronic throttle control was built up.In order to adapt the swift dynamic characteristics of ETCS and restrain influence on control performance owing to nonlinearity factors of ETCS, a new Fuzzy-PID
11、 multiple compound control method is proposed. The robust dynamic characteristic of ETCS is attained by fuzzy control and the static performance is ensured by intelligent integral PID control, while switching process between two control methods is improved by using weighting factor function.The main
12、 microchip of the electrionic throttle controller is MC9S12DG128 which is manufactured by Freescale. In this paper, the power supply module, DC motors PWM drive module, serial communication module, CAN bus communication module and so on, was designed. The software, which is programmed with CodeWarri
13、or software for microcontroller accomplished control, function and serial communication function.In order to display the state of the system in real time and give an alarm when malfunction occurs, serial communication system based on LabWindows/CVI was designed.The results of the experiments show th
14、at the Fuzzy-PID multiple compound control method can exactly control the throttles position, the overshoot is reduced, the transient tracking error is small and the hysteresis is short, while the PID control method and intelligent integral PID control method dont work well. So the ETCSs controller
15、which was developed based on Fuzzy-PID control strategy can meet ETCSs function requirements.Key Words: Electronic Throttle, Nonlinearity, Fuzzy-PID Multiple Compound Control Strategy目 录目 录摘 要IABSTRACTII目 录IV第1章 引 言11.1 电子节气门产生的背景11.2 电子节气门在国内外的发展状况21.2.1 电子节气门在国外的发展状况21.2.2 电子节气门在国内的发展状况21.3 电子节气门存在的问题及未来的发展趋势31.3.1 电子节气门存在的问题31.3.2 电子节气门系统发展的趋势31.4 本设计主要研究工作41.5 本章小结4第2章 电子节气门的结构分析及工作原理52.1 电子节气门系统的结构和工作原理52.1.1 电子节气门体62.1.2 加速踏板82.1.3 电控单元ECU92.2 驱动电机的脉冲调制方式102.3 电子节气门系统
