基于双怠速法汽车排放自动测试系统的研究

摘要

随着我国汽车保有量的急剧增加，对汽车检测及诊断方法要求越来越高，其中双怠速测试法是一种有效的检测手段之一，据此实现汽车排放的自动测试系统有助于减轻人工劳动强度、提高汽车排放检测的精度，从而提升汽车检测及诊断水平。 基于双单片机的系统控制器，分别构造了依据K线(Kan总线)和OBDII(在线诊断II代)与汽车ECU(电控单元)通讯获取转速的通讯模块、以步进电机和动力传动装置实现的发动机转速控制模块以及与排放分析仪通讯实现检测数据自动采集的采集模块，实现了发动机转速分段恒值调节控制和排放检测数据自动采集功能，研制出基于双怠速法汽车排放自动测试系统的雏型。 由于采用通讯方法获得转速反馈信息可能导致速度控制系统存在不确定的延迟。为提高控制质量，对时滞对象的控制进行初步探讨。当延迟时间较短时，采用Smith预估补偿;当延时超大，采用外推法。并利用Matlab做了仿真比较，结果证明这些控制方法是有效的。 实验证明该系统运行稳定，能将发动机转速控制在国标规定范围之内，检测时间可精确定位，确保检测结果准确，达到预期设计目标。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 引言

1.2双怠速测试概述

1.2.1双怠速概念

1.2.2双怠速测试程序

1.3排放分析仪介绍

1.4研究该课题目标和意义

1.5课题研究主要内容

1.6国内外概况

1.7本章小结

第二章 自动测试系统总体方案设计

2.1系统需求分析

2.2系统的总体设计方案

2.3微处理器的选用

2.4本章小结

第三章 自动测试系统电路设计

3.1步进电机控制

3.1.1 TA8435H芯片的介绍

3.1.2步进电机的选择

3.1.3电机控制硬件电路设计

3.2双口RAM的扩展

3.2.1 IDT7005特点和用法

3.2.2扩展电路设计

3.3接口通讯电路设计

3.3.1 OBD-H及K线

3.3.2通讯电缆设计

3.3.3 RS-232C标准接口通讯电路设计

3.4电源

3.5可靠性设计

3.6系统总电路图

3.7本章小结

第四章控制系统的程序设计

4.1控制算法

4.1.1 PID控制原理

4.1.2增量式PID的控制算法

4.1.3增量式PID控制算法参数的整定

4.2与汽车ECU通讯

4.2.1汽车协议

4.2.2协议要点及算法

4.2.3通讯程序设计

4.3控制程序设计

4.4与上位机通讯程序设计

4.5与分析仪通讯程序设计

4.6本章小结

第五章机械传动机构设计

5.1运动分析

5.2齿轮设计

5.2.1应用场合条件分析

5.2.2齿轮类型、材料及精度选定

5.2.3按齿根弯曲疲劳强度准则设计齿轮参数

5.2.4齿轮结构设计

5.2.5绘制齿轮零件图

5.3齿条及滑槽设计

5.3.1材料及精度的选定

5.3.2齿条参数确定

5.3.3齿条结构及尺寸设计

5.3.4滑槽尺寸及结构设计

5.4支架设计及固定

5.4.1设计构想

5.4.2材料选择

5.4.3固定支架

5.5总装配图

5.6本章小结

第六章时滞控制

6.1引言

6.2纯滞后系统难以控制的主要原因

6.3时游腔制策略

6.3.1延迟时间τ限界内

6.3.3延迟时间τ限界外

6.4本章小结

第七章实验仿真分析

7.1时滞控制策略仿真分析

7.1.1发动机建模

7.1.2步进电机建模

7.1.3仿真分析

7.2实验一

7.3实验二

7.4实验三

7.5本章小结

第八章总结与展望

8.1总结

8.2展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文