汽车电子节气门控制系统设计【22328字】【优秀机械毕业设计论文】

摘要

为改善汽车行驶的动力性、平稳性和经济性，减少排放污染，汽油机电子节气门越来越多地应用到各种车辆上。电子节气门控制系统以传感器组和执行器取代了传统节气门的机械连接，开度在任何工况下都由驱动电机控制。踏板的输入信号被看作是驾驶员的转矩需求，发动机管理系统协调各功能模块的转矩需求后确定最终输出转矩，由此决定实际进气量，并输出相应的控制信号使节气门到达目标开度。国外产品已经大批量生产，国内只是处于引进使用阶段，在此方面的研究很少.
本设计研究了电子节气门控制系统。分析了电子节气门的结构和控制原理，并与传统的机械式节气门作了比较，对传感器的输出电压特性进行标定，设计了控制系统的硬件和软件。阐述了单片机控制系统的工作原理和优点，详细介绍了飞思卡尔MC9 S12DG128单片机，并选择了MC33886作为直流电机驱动芯片，对此种芯片组成的控制系统进行了设计。运用PROTEL绘制了电子节气门硬件电路图。采用单片机C语言编写了单片机控制程序，并实现了PID控制算法。实现了电子节气门位置的闭环控制。

关键词：电子节气门；电控系统；PID；PROTEL；MC9S12DG128

ABSTRACT

Gasoline engine electronic throttle is being increasingly used in all kinds of vehicles to improve the vehicles dynamic, stability and efficiency,and reduced emissions pollution .The electronic damper control system has substituted for the traditional damper solderless joint by the transducer unit and the actuator, the opening under any operating mode all by the actuation electrical machinery control ,The footboard input signal by regarding as is pilot's torque demand.After the engine management system management system coordinates various functions module the torque demand to determine finally outputs the torque,and from which decided the actual air input and outputs the corresponding control signal diplomatic agent tire valve to arrive the goal opening .The overseas product already the mass production, domestic only is at the introduction operational phase, are very few in this aspect research.
This design has studied the electronic damper control system . It has carried on the electronic damper structure and the control principle and has made the comparison with the traditional mechanical damper and the demarcation to the sensor output voltage characteristic Which also has designed the control system hardware and the software analyzed.The design has laborated the monolithic integrated circuit control system principle of work and the merit and introduced in detail flies thinks Cull the MC9S12DG128 monolithic integrated circuit .It chose MC33886 to actuate the chip as the direct current machine Which has carried on the design to this kind of chip composition control system and drawn up the electronic damper hardware circuit diagram using PROTEL ,It take the monolithic integrated circuit C language to compile the monolithic integrated circuit control procedure and has realized the PID control algorithm. Has realized the electronic damper position closed-loop control.

Key word：Electronic Throttle；Electronic Control System；PID；Protel；MC9S12DG12

目　　录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第 1 章 绪论 1
1.1 电子节气门技术及发展 1
1.1.1 国外电子节气门发展概况 1
1.1.2 国内电子节气门发展概况 1
1.2 电子节气门的优点 2
1.2.1 电子节气门体产品介绍 2
1.2.2 早期电子节气门 3
1.2.3 帕萨特B5轿车电子节气门系统 3
1.3 电子节气门存在的问题 5
1.4 电子节气门的发展趋势 6
1.5 研究的目的和意义 6
1.6 研究范围和研究内容 7
第 2 章 电子节气门的结构及标定 8
2.1 传统节气门与电子节气门的结构比较 8
2.1.1 传统节气门的结构 8
2.1.2 电子节气门的结构 8
2.2 电子节气门的设计方案 10
2.2.1 电子节气门的结构 10
2.2.2 电子节气门及踏板模块的标定 11
2.2.3 电子节气门的标定 11
2.2.4 踏板模块的标定 12
2.3 本章小结 14
第 3 章 控制系统硬件设计 15
3.1 控制系统结构 15
3.2 控制系统电路设计 16
3.2.1 单片机特点与选择 16
3.2.2 MC9S12DG128嵌入式系统电路设计 19
3.2.3 单片机A/D转换功能介绍 21
3.3 MC9S12DG128控制系统电路 21
3.3.1 单片机电源电路设计 22
3.3.2 时钟电路设计 23
3.3.3 系统滤波电路设计 24
3.3.4 单片机复位电路的设计 25
3.3.5 RS232 串行通讯电路设计 26
3.4 驱动电路设计 27
3.4.1 直流电机的可逆PWM控制电路 27
3.4.2 直流电机控制原理 29
3.4.3 直流电机驱动电路 31
3.5 本章小结 32
第 4 章 控制系统软件设计 33
4.1 软件系统总体分析 33
4.2 控制系统子程序流程图 33
4.2.1 信号采集子程序 33
4.2.2 角度计算子程序流程图 34
4.2.3 控制器子程序流程图 35
4.3 系统软件的开发与调试 36
4.4 硬件系统驱动程序设计 36
4.5 本章小结 41
结论 42
参考文献 44
致谢 46