电子节气门控制器的设计.pdf

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1、电子节气门控制器的设计胡明慧，等电子节气门控制器的设计DesignofElectronicThrottleController胡曰月篡1来每生1邵枣鹤2(华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室1，上海200237；上海交通大学电子信息与电气工程学院2，上海200240)摘要：针对电子节气门系统结构复杂的特点，提出了一种新的电子节气门位置传感器智能控制的设计方法。该控制器由TMS320LF4207中央处理器和TLF6209驱动芯片等组成。具体给出了电子节气门系统在发动机控制系统中的应用框架，通过专家自整定PID控制策略，实现对节气门系统的位置控制。电子节气门开度的阶跃响应试验验证了

2、该方法可以对电子节气门实现精确、快速和稳态误差小的闭环控制。关键词：电子节气门控制控制器专家自整定PID控制阶跃响应中图分类号：U463文献标志码：AAbstract：Aimingatthefeatureofeomplicatedstructureofelectronicthrottlesystem。anewdesignmethodoftheintelligentcontrollerforelec·tronicthrottlepositioningser啪risproposed．ThecontrolleriscomposedofTMS320LF4207asthecentralproce

3、ssorandTLF6209drivechip．The印plicationframeoftheelectronicthrottlesysteminenginecontrolsystemisgivenconcretely，andthepositioncontrolofthrottleisimple—mentedthroughexpertself-tuningPIDcontrolstrategy．Thetestofstepresponseoftheopeningofelectronicthrottleveri6e$thattheprecise．fastspeedclosedloopcont

4、rol而t}lsmallsteadyerrorcanbeimplementedbythismethod．Keywords：ElectronicthrottlecontrolControllerExpertself-tuningPIDcontrolStepresponse0引言节气门是汽车发动机的重要控制部件，在传统的发动机管理系统中，驾驶员通过加速踏板的机械连接直接控制节气门开度。20世纪后期，随着车辆电子控制技术的迅速发展，尤其是混合动力汽车的出现，要求节气门能实时可控。因此。Bosch和Delphi相继推出了电子节气门产品¨。1。电子节气门系统(ETC)用一套传感器、执行器以及电子

5、控制单元代替了传统的由加速踏板到节气门体的机械传动机构。它通过位置传感器测量加速踏板位置信号，经ECU运算处理后驱动节气门体上的电动机转动，从而带动节气门盘片旋转到指定开度。电子节气门控制系统可以整合在发动机控制器之内，实现怠速控制等功能；同时，由于减少了原有电控系统的组件，系统整体可靠性得到了提高口】。电子节气门具有时变性、时滞性、非线性、不确定性等特点，其数学模型难以准确推导H柚1。因此，本文以电子节气门为研究对象，设计了自整定PID控制器，并通过仿真分析验证了该方法的可行性。修改稿收到日期：2009—06—25。第一作者胡明慧，女。1974年生。2008年毕业于上海交通大学自动化

6、系。荻博士学位；主要从事自动化控制方面的研究。《自动化仪表》第3l卷第2期2010年2月1电子节气门系统电子节气门系统主要由加速踏板位置传感器、电子控制单元ECU和节气门等组成⋯，如图1所示。电子二h觥门电子控制器hG尹堆l

7、鼍盈<冀IlI!相姜毒赡馨信号lL坷其他相关传感器信号I、_尹==一y节气门位置传盛器直沉电动机图1电子节气门系统组成图Fig．1Compositionoftheelectronicthrottlesystem加速踏板位置传感器通常采用双电位计式传感器。它被安装在加速踏板总成内部，用于检测加速踏板的位置变化状况。位置信号经处理后输入电子控制单元ECU，由电控单元计

8、算出与驾驶员要求相对应的节气门开度，并作相应的调整，以适应当前发动机的运行工况；然后产生触发信号传送到节气门执行器。双电位计式加速踏板位置传感器可同时输出两个大小同向变化，但变化斜率不同的电压信号，以提高测量精度，使电子控制器对节气门开度的控制更加精准。节气门总成主要由节气门、直流电机、减速齿轮组、复位弹簧和节气门位置传感器等组成。当节气门出现故障或电机驱动信号被切断时，节气门在复位弹25电子节气门控制器的设计胡明慧。等簧作用下回到最小开度位置