基于单片机控制的电子节气门的研究与实践

文章摘要： 驱动电路的PWM的输出，使用的是单片机引脚PD3的第二功能OCl，采用的是相位修正PWM模式。程序设计时，通过改变输入捕捉寄存器ICRl中的值来改变PWM的频率，改变OCRlA输出比较寄存器的值，以改变PWM的占空比。我们发现，电机的脉宽调制频率对电机有很大影响。频率过低则电机颤振幅度偏大，不符合电子节气门的高精度控制要求；频率过高则电机会产生刺耳的蜂鸣声。通过不断调试，发现，电机的脉宽调制频率为1 200 Hz左右效果最好。 ETC系统试验台实物图如图7所示。4 结语 电子节气门系统是一个复杂的非线性系统，非线性因素的存在将影响系统的控制精度和响应特性。本系统采用模糊参数

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    驱动电路的PWM的输出，使用的是单片机引脚PD3的第二功能OCl，采用的是相位修正PWM模式。程序设计时，通过改变输入捕捉寄存器ICRl中的值来改变PWM的频率，改变OCRlA输出比较寄存器的值，以改变PWM的占空比。我们发现，电机的脉宽调制频率对电机有很大影响。频率过低则电机颤振幅度偏大，不符合电子节气门的高精度控制要求；频率过高则电机会产生刺耳的蜂鸣声。通过不断调试，发现，电机的脉宽调制频率为1 200 Hz左右效果最好。
    ETC系统试验台实物图如图7所示。

4 结语
    电子节气门系统是一个复杂的非线性系统，非线性因素的存在将影响系统的控制精度和响应特性。本系统采用模糊参数自整定控制策略，实现了对电子节气门的精确控制。节气门控制过程中无抖动，中间位置时无振荡，而且打开和关闭节气门过程中，节气门运动得十分平滑，从而达到了预期的目的。

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    (2)节气门位置传感器
    节气门位置传感器(两个电位计)的滑片与节气门同轴，当节气门转动时，电位计滑片同步转动，从而将相互监测的节气门开度信号转换为电子信号输出给单片机。
    (3)直流伺服电机
    通过对电机进行PWM控制，再经过两级齿轮的减速，即可调节节气门开度，本节气门的齿轮减速比为：

   

    该系统输入量是踏板输入量θR(t)，输出量是节气门开度θ(t)。模糊参数调节器的输入量是油门踏板的踏入量θR(t)和θ(t)节气门开度之差E以及其变化率Ec。输出量是PID调节器的3个控制参数为KP，KI，KD。系统根据传统PID控制器得到专家经验形成的模糊控制规则进行推理判决，从而对PID调节器3个控制参数实现在线自调整，以形成不同的PWM输出信号，从而完成对气门直流电机的控制。

3 控制系统软件设计
3．1上位机软件设计
    为了便于系统运行和检查调节效果，采用上位机软件进行辅助控制。之所以选择Matlab 7．0做GUI控制，主要是因为Matlab强大的技术支持平台，其信号处理功能和图形效果的优越性是VC#或VB 6．O等目前常用的上位机软件无法替代的。本系统GUI主要功能包括：模式选择、系统运行、过流和握手应答显示等，上位机软件界面如图5所示。

    介绍如下：
    系统上位机和下位机采用串行异步方式，通信协议如下：波特率9 600 b／s，起始位1位，停止位1位，无校验位。串口数据的读取，采用查询方式，读取串口数据，柔用连续接收数据(continuous)的缺省方式，因而下位机返回的数据自动地存入输入缓冲区中。
    软件串口初始化设置如下：

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