无刷直流电机式油门执行器的设计及智能控制技术研究

摘要

随着科学技术的发展,人类对汽车性能的要求越来越高.尤其是在安全性、舒适性、环保和节能等方面性能提出了比以往更高标准的要求.为了追求汽车驾驶的安全性和舒适性,世界各国不断运用新的科技开发先进装置,如:开发出了汽车的速度控制系统(Speed Control System),又称为巡航控制系统(Cruise Control System),缩写为CCS.目前,在速度控制系统中,其油门执行器有多种型式,如电磁式、电液式、电机式、气动式等.每种形式的油门执行器都有其优点和特定条件下的不足.在电机式中,多采用步进电机作为动力源,而无刷直流电机作为油门执行器的情况不多.另一方面,传统控制技术(经典控制理论和现代控制理论的统称)的应用,使汽车系统及其总成的性能有了较大的提高,相应地也暴露出一些不足.这些技术已经不能满足现代汽车发展的需要.智能控制技术的发展,对汽车工业的发展产生了强烈的刺激和推动作用.该论文(课题)采用无刷直流电机作为执行电器、针对桑塔纳2000发动机节气门设计出油门执行器机械部分的机构,并采用先进的智能控制技术—模糊控制方法,对油门执行器进行控制.在硬件方面,介绍了无刷直流电机的驱动原理,并设计出了控制系统中的各种电路(控制核心电路、信号采集处理电路等);在软件方面,设计了油门执行器的模糊控制器、给出了各部分控制软件的程序流程图、编写了模糊控制软件,还进行了Matlab-Simulink仿真.最后,对所设计的无刷直流电机式油门执行器控制系统,进行了模糊控制算法和PID控制算法的调试,并对调试结果进行了总结分析.调试结果表明控制系统的实现合理.

目录

文摘

英文文摘

重庆交通学院学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1本论文研究工作的意义

1.2国内外研究现状、发展趋势及存在的问题

1.3本论文研究的主要内容和预期目的

1.4本论文的关键问题和采用的主要方法

第二章油门执行器类型、工作原理及电机式油门执行器机构设计

2.1电子油门执行器的类型、结构、特点及其工作原理

2.1.1电磁式执行器

2.1.2电液式执行器

2.1.3电机式执行器

2.1.4气动式执行器

2.2电机式油门执行器机构设计方法

2.2.1电机式油门执行器传动机构特点及其选用原则

2.2.2无刷直流电动机式油门执行器传动机构的设计与校核

2.3本章小结

第三章无刷直流电动机驱动原理及控制器硬件电路设计方法

3.1无刷直流电机的驱动原理

3.1.1无刷直流电机的工作原理

3.1.2无刷直流电机驱动芯片MC33035及其驱动原理

3.2控制器硬件电路设计方法

3.2.1控制器硬件电路系统框图设计和工作原理介绍

3.2.2控制硬件电路要求及硬件电路中各种器件的要求

3.2.3发动机转速测量方法、特点、电路设计及信号处理

3.2.4 A/D输入通道

3.2.5 D/A输出通道

3.2.6控制系统其它电路设计

3.3本章小结

第四章油门执行器的智能控制技术研究及控制软件的设计方法

4.1智能控制的基础理论和方法介绍

4.1.1基础理论

4.1.2方法介绍

4.2油门执行器的智能性要求和智能控制方法的选择

4.2.1油门执行器的智能性要求

4.2.2智能控制方法的选择

4.3油门执行器的模糊控制器的设计

4.3.1输入输出量的模糊化(fuzzification)

4.3.2模糊推理决策算法(fuzzy inference decision algorithm)

4.3.3输出模糊量的模糊判决(defuzzification)

4.4模糊控制软件的设计

4.4.1主程序

4.4.2初始化程序

4.4.3输入通道程序

4.4.4控制程序

4.5控制算法的计算机仿真(Matlab)

4.5.1利用图形编辑器编辑模糊推理系统(FIS)

4.5.2利用Simulink图形编辑器构造油门执行器模糊控制系统

4.5.3仿真结果

4.6本章小结

第五章油门执行器控制系统的硬、软件调试及实际控制试验

5.1仿真器调试

5.2调试过程、采集数据

5.3分析数据及结果

5.4调试和试验中出现的问题及其处理措施

5.5本章小结

第六章全文总结

6.1论文的主要研究结论

6.2论文的主要创新点

6.3论文工作的不足之处和需要进一步研究的问题（建议）

致谢

参考文献

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附录