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硕士学位论文


汽油发动机电子节气门控制系统研究

RESEARCH ON ELECTRONIC
THROTTLE CONTROL SYSTEM
IN GASOLINE ENGINE


刘奇









哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开





工学硕士学位论文


汽油发动机电子节气门控制系统研究










硕士研究生: 刘奇
导师: 王伟杰副教授
申请学位: 工学硕士
学科: 机械电子工程
所在单位: 机电工程学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master Degree in Engineering


RESEARCH ON ELECTRONIC
THROTTLE CONTROL SYSTEM
IN GASOLINE ENGINE












Candidate: Liu Qi
Supervisor: Associate Prof. Wang Weijie
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Mechatronics Engineering
Affiliation: School of Mechatronics Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
随着全球石油日益匮乏和空气污染日益严重,如何开发新一代汽车电子
节能技术成为当前我国汽车技术转型的核心所在和当务之急。作为汽油发动
机整个电控系统不可或缺的一部分,电子节气门控制系统直接控制发动机进
气量,其性能的优劣对汽车的燃油经济性和动力性有着直接的影响。
本文研究对象是上海联合汽车电子公司为上海大众设计的桑塔纳3000专
用电子节气门,型号为0280750189。原控制系统采用PID控制算法,由于很难
在提高系统响应速度的同时实现超调量的抑制,其控制效果并不十分理想。
同时该款电子节气门内部存在的非线性因素也影响了PID算法的控制效果。模
糊控制可以对电子节气门的非线性因素进行有效补偿,从而得到比较好的动
态性能,但作为一种非线性控制算法,不易消除系统稳态误差。
为了提高电子节气门的控制效果,本文综合模糊控制和PID控制的优点提
出了模糊PID控制算法。在电子节气门结构分析的基础上建立数学模型,并通
过仿真实验对比了模糊PID控制和PID控制的控制效果。仿真结果表明模糊
PID控制有着更优良的控制效果,能够满足控制需求。
本文采用MSP430F169芯片作为主控芯片开发了电子节气门控制系统;使
用H桥驱动芯片TLE6209驱动电子节气门直流电机;采用芯片SP3220E设计了
串行口通信模块,实现了控制系统与PC机的数据传输。本文以模糊PID控制
为核心算法通过C语言编程完成了整个控制系统的软件设计。
本文最后在实验室设计并搭建了电子节气门控制系统实验平台,对控制
系统进行了实验研究及结果分析。实验结果表明,本文设计的以模糊PID控制
为核心算法的控制系统可以在提高系统响应速度的同时抑制超调量,能够满
足桑塔纳3000电子节气门0280750189的控制需求。

关键词:电子节气门;非线性;模糊 PID 控制;仿真
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the increasing scarcity of oil and worsening air pollution, how to
develop a new electronic energy-saving technology of automobile es the
core and priority in the technology transformation of curren