电子节气门控制系统设计毕业设计

基于单片机的电子节气门控制器的设计【摘要】本文分析了电子节气门的基本原理，提出了采用以MC9S12XSl28单片机为核心控制芯片，通过采集加速踏板位置信号和节气门位置信号，经过单片机算法处理，利用PWM控制节气门驱动电机，实现了电子节气门的闭环控制。

【关键词】电子节气门；控制器；MC9S12XSl281.引言相对于传统的机械拉线式节气门，电子控制节气门能根据驾驶员的驾驶意图以及根据整车不同的行驶工况确定节气门的最佳开度，保证车辆具有最佳的动力性和燃油经济性，并能够为怠速控制(IDL)、驱动防滑控制(ASR)和巡航控制(CCS)等电子控制功能的实现奠定基础。

本文以BOSCH电子节气门为研究对象，进行相应的硬件和软件设计。

2.电子节气门硬件系统电子节气门控制系统是闭环控制系统，电子节气门的电子控制单元对油门加速踏板位置信号、节气门位置信号进行采样处理，根据两者的误差值以确定节气门阀的基本开度；控制系统在计算出基本开度后，通过CAN总线与整车ECU 通信，获得整车工况信息，综合计算出对发动机的输出功率和输出转矩的需求，对基本开度进行修正，通过输出PWM控制驱动电机用以控制节气门的实际开度。

控制硬件框图如图1所示。

2.1 电子节气门总成(1)油门加速踏板位置传感器油门踏板是反映驾驶员意图的装置，电子节气门替换了拉线式的油门踏板，它的核心是两个根据位移量变化的可变电阻，两个传感器有各自独立的电源，并向单片机发出两路反映油门踏板位置的电压信号。

油门踏板总成两个电位器式传感器同相安装，油门踏板位置发生变化时，其电压信号同时线性增加或减小，根据油门踏板位移量转化成不同的电压信号并传递给电子控制单元(ECU)。

(2)节气门位置传感器节气门位置传感器是节气门开度状态的唯一检测元件，电位计传感器主要将角位移的变化转换成电压变化，为了安全性和可靠性，节气门位置传感器也是有两个传感器组成，其由同一电源供电，采用同一搭铁点，设计成阻值反向变化，同一位置的两个传感器输出电压信号和始终等于供电电压5V。

33图1　电子节气门基于PID 控制的摩托车电子节气门设计Wu Zhan Wang Zhihong(School of Automotive Engineering, Wuhan University of Technology)Design of Motorcycle Electronic Throttle based on PID Control吴　战　王志红　(武汉理工大学汽车工程学院)Abstract: This paper introduces the working principle and basic structure of electronic throttle, and designs an electronic throttle system with STM 32 single chip microcomputer as controller and PID algorithm as control algorithm. MATLAB/SIMULINK software is used to simplify and simulate the electronic throttle system, to get the reference value of the PID parameters, and debug the electronic throttle by using the simulation results.Key words: STM 32 single chip microcomputer DC motor control PWM PID摘要：本文介绍了电子节气门的工作原理以及基本结构，并设计了以STM 32单片机为控制器，PID 算法为控制算法的电子节气门系统。

使用MATLAB/SIMULINK 软件对电子节气门进行简化仿真试验，得到PID 参数的参考值，利用仿真得到的结果对电子节气门进行调试。

基于GPC-P I D算法的汽车电子节气门控制系统设计沈刘晶，仇成群(盐城师范学院新能源与电子工程学院，江苏盐城224051)摘要:提出了利用G P算法与增量式P C箅法相结合的方法对节气门控制系统进行优化，依据节气门数学模型建立T u e Tiine的电子节气门控制仿真模型。

通过仿真实验，对超调量、稳态误差等指标进行分析,分析得到该设计能使系统具有相对 较短的响应速度、较小的误差、较高的稳定性,达到了电子节气门控制系统的设计要求。

关键词：电子节气门；预测模型；G PC-P Q仿真中图分类号:TP 273 文献标志码：A文章编号：1〇〇2-2333( 2〇17 )〇4-〇〇59-〇2 Design of Automotive Electronic Throttle Control System Based on GPC-PID AlgorithmSHEN Liujing,QIU Chengqun(College of Clean Energy and Electron, Yancheng Teachers University, Yancheng 224051, China) Abstract:GPC algorithm and increment PID algorithm are used to optimize throttle control system.True Time electronic throttle control simulation model is built based on throttle mathematical model.Through simulation test,overshoot,steady- state error and other indicators are analyzed.According to the simulation results,the experiment indicates that the design system can reduce the error effectively with rapid response and high stability.Key words:electronic throttle;prediction model;GPC-PID;simulation0引言汽车电子控制技术的产生意味着汽车控制技术从传 统的机械控制向着电子信息技术控制转变。

湖南涉外经济学院电子节气门的原理设计（论文）专题名称电子节气门的原理及设计系别汽车工程系专业汽车运用技术班级 200701班（五年）姓名白子健学号 12030701051指导教师蔡月萍2011 年 3月 20日目录一前言 (3)二电子节气门系统分类与国内外的研究现状 (4)三电子节气门的结构原理...........................５（１）电子节气门的系统组成和功能 (6)四大众汽车节气门系统的工作原理与控制策略.........７五总结. (12)参考文献 (12)电子节气门的原理及设计【内容摘要】：介绍电子节气门系统的结构系统与故障分析和排除，以及电子节气门基本结构、工作原理、及其控制策略，并且运用具体实例和多种车型来结合，通过指出传统的节气门的弊端指出电子节气门的优势和目前的不足之处。

而在种种相比之下可以看出电子节气门的普及是势在必然的。

【关键词】：电子节气门；结构；原理；控制策略【abstract 】: to introduce electronic throttle system structure system and fault analysis and exclusions, and electronic throttle basic structure, working principle, and the control strategy, and to use specific examples and range of vehicles to union, by pointing out the disadvantages of traditional throttle pointed out the advantage of electronic throttle and current deficiency. And in various compared can see the popularity of electronic throttle is ShiZaiBiRan.【key words 】: electronic throttle; Structure; Principle; Control strategy 一、前言电子节气门在线传操控技术中是相对容易实现产品化同时具备发展前景的。

《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车电子控制系统在汽车技术中扮演着越来越重要的角色。

其中，电子节气门控制系统是汽车动力系统中的关键部分，其性能直接影响着汽车的燃油经济性、动力性和排放性能。

为了提高电子节气门控制系统的性能和稳定性，本文研究了滑模变结构控制在汽车电子节气门控制中的应用，并进行了硬件在环仿真实验。

二、滑模变结构控制理论滑模变结构控制是一种基于滑动模态的变结构控制方法，其核心思想是根据系统状态的变化，实时调整控制器结构，以保证系统在各种工况下都能保持稳定。

在汽车电子节气门控制系统中，滑模变结构控制能够根据发动机的转速、负荷等参数，实时调整节气门的开度，以实现发动机的最佳工作状态。

三、汽车电子节气门控制系统设计汽车电子节气门控制系统主要由电子节气门、驱动器、控制器和传感器等部分组成。

其中，控制器是系统的核心部分，负责根据发动机的工况实时调整节气门的开度。

本文设计的控制器采用滑模变结构控制算法，通过实时调整控制器的结构，以适应不同的工况。

四、硬件在环仿真实验为了验证滑模变结构控制在汽车电子节气门控制系统中的有效性，我们进行了硬件在环仿真实验。

硬件在环仿真是一种将实际硬件与仿真模型相结合的仿真方法，能够真实地模拟汽车的实际工况。

在实验中，我们构建了汽车电子节气门控制系统的仿真模型，并将滑模变结构控制算法应用于该模型中。

然后，我们将仿真模型与实际的电子节气门硬件相连，进行实时仿真实验。

五、实验结果与分析通过硬件在环仿真实验，我们得到了以下结果：1. 滑模变结构控制在汽车电子节气门控制系统中具有良好的稳定性和鲁棒性。

在不同的工况下，系统都能快速地调整节气门的开度，以实现发动机的最佳工作状态。

2. 与传统的PID控制相比，滑模变结构控制具有更好的动态性能和适应性。

在发动机工况发生变化时，滑模变结构控制能够更快地适应新的工况，并保持系统的稳定。

汽车电子节气门控制系统的设计
刘海锋
【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》
【年(卷),期】2016(015)002
【摘要】电子节气门控制系统主要包括硬件和软件两部分,硬件部分主要包括信号采集电路、电压显示电路和电机驱动电路.软件采用C语言编写,主要包括驱动程序和信号处理程序.设计者通过对设计好的电子节气门控制器进行了测试,测试结果表明,所设计的电子节气门控制系统的开度控制比较准确,节气门开度相对与油门踏板位置具有良好的跟随性.
【总页数】5页(P56-60)
【作者】刘海锋
【作者单位】增城区职业技术学校,广东广州511300
【正文语种】中文
【中图分类】U464.134.3
【相关文献】
1.汽车电子节气门控制系统设计探讨 [J], 喻尤芬
2.汽车电子节气门鲁棒控制系统设计与研究 [J], 崔宏巍;朱亮红
3.基于GPC-PID算法的汽车电子节气门控制系统设计 [J], 沈刘晶;仇成群
4.基于智能节点的汽车电子节气门控制系统设计 [J], 童亮;王准
5.基于单片机的汽车电子节气门仿真控制系统的设计 [J], 德湘轶
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动力与电气工程传统的节气门采用机械控制方式,加速踏板与节气门之间采用拉索或拉杆连接,驾驶员通过加速踏板控制节气门的开度。

这种方式能够较好地实现按驾驶员的驾驶意图控制发动机的工作状态,但是发动机的运行状态与拖拉机的实际情况之间很难得到最佳匹配。

电子节气门控制系统通过微处理器、传感器以及各类驱动装置实现节气门与加速踏板之间的无机械连接,这种连接方式兼顾驾驶员的加速意图、发动机的运行状态、拖拉机的工作情况,对节气门的开度进行智能控制,保证发动机工作在最佳的状态,能提高拖拉机的安全性、动力性和舒适性。

尽管电子节气门有诸多优点,但目前还只是用在家用轿车上,在农用拖拉机上的应用还比较少见。

随着农业现代化的不断推进,对农用拖拉机的驾驶舒适度、性能的要求会越来越高,将先进的电子节气门控制技术引入拖拉机产品成为必然。

本文设计了一种基于C8051F020的电子节气门控制系统。

1 电子节气门控制系统组成1.1电子节气门体电子节气门主要包括驱动电机、阀片、节气门位置传感器复位弹簧以及齿轮机构等。

通常用于电子节气门的是永磁有刷直流电机,电机转轴与节气门转轴之间的传动比为2∶1。

图1和图2显示了电子节气门的实物图和机构示意图。

由图可知,在电子节气门中,节气门和驾驶踏板之间不再使用机械部件进行连接,驾驶踏板只是用来检测驾驶员的驾驶意图,节气门的控制过程则完全由控制系统实现。

控制系统首先根据加速踏板的信号对驾驶员的驾驶意图进行分析,从而得出合适的控制策略,对节气门的开度进行调整。

1.2电子节气门控制系统由上述分析可知,电子节气门控制系统的作用就是根据驾驶踏板的角度对节气门的开度进行控制,属于一类单输入单输出的控制系统,其结构如图3所示。

当驾驶员操作加速踏板时,加速踏板位置传感器输出节气门开度信号,以此信号作为控制系统的参考信号。

控制系统将此参考信号通过CA N总线送给整车控制单元,由整车控制单元综合分析驾驶员的驾驶意图、发动机运行情况、汽车的运行情况,采用一定的控制策略,计算出合理的节气门开度,再通过CA N总线返回给电子节气门控制系统。

电子节气门控制系统硬件电路的设计【摘要】介绍了电子节气门控制系统的基本原理，对控制系统涉及的电源模块、角传感器信号处理、A/D转换、执行控制模块和H桥电动机驱动等部分的电路进行了分析和设计，为电子节气门控制系统总成的设计提供了硬件支持。

【关键词】缸内直喷;电控系统;硬件模块一、引言电子节气门控制系统是发动机电子控制系统的重要组成部分，能够显著改善汽车的动力性能、经济性能和安全性能等指标，是汽车电子控制技术发展的重要方向。

鉴于当前国内电子节气门控制系统研究和应用的现状，开展电子节气门控制系统的研究与开发具有重要现实意义和应用价值。

电子节气门控制系统根据油门踏板位置传感器和节气门体角位移信号等综合判断发动机实时工况的需求，通过电控单元控制节气门阀的开度，改变进入发动机气缸内的可燃混合气量，使发动机输出整车所需求的功率和转矩。

图1 源稳压电路图二、电源模块电路设计电源模块主要为电控单元、传感器和直流电动机提供电源。

其中由于传感器电路精度比较高，节气门位置传感器和踏板位置传感器输入的模拟信号供电电压必须非常稳定，否则对踏板位置传感器和节气门位置传感器信号会有很大的扰动，本设计中给传感器单独供电，电控单元5V供电电源与传感器SV供电电源分开。

本设计共需两个5V和一个12V直流电源。

其中5V电源由两个电压转换器件7805从12V直流电源直接转化得到。

直流电机所需12V直流电源直接从12V蓄电池得到。

图1所示为系统采用电源稳压电路图，主要由电源稳压芯片7805组成。

三、角位移信号调理电路角位移信号调理电路是电控系统的重要组成部分，主要完成信号的跟随和滤波。

信号调理可以防止各种干扰信号进入系统，是整个系统抗干扰的重点部分。

电子节气门控制系统信号输入部分包含两路模拟量输入，油门踏板角位移信号和节气门角位移信号。

两路传感器信号均为电压信号，其范围为O-5V，数模转换芯片AD7705输入模拟电压范围为0-2.5V，故设计分压电路对传感器信号进行分压;且由于车辆的工作环境比较恶劣，输入的模拟信号存在干扰，故需对模拟信号进行滤波。

汽车电子节气门控制系统节气门开度ECU工况PWM信号设计及其在ASR控制中Can的ETC系统应用引言早期节气门是为了调节汽油机的充气量，在化油器腔体上设置的节流装置，通过杠杆、钢丝拉线与油门踏板相连。

因其常见为蝶形阀门，故称节气门。

电控喷射系统取代化油器后，油路自成系统，进行压力喷射；在进气系统方面，保留了化油器进气道喉管下方的一个简单却非常重要的部件——节气门。

并增设电子控制单元(ECU)、节气门位置传感器、空气流量计等监测工况。

电子控制节气门系统(Electronic Throttle ControlSystem，ETC)是在电喷系统的节气门机构中，去掉了一些附属补偿装置，增加了新的电控单元、直流电机、减速齿轮、驱动电路等。

与传统的节气门控制方法不同，电子节气门系统中节气门在任何工况下都直接由电机驱动；而且ECU可综合车辆管理信息和发动机工况的变化而随时配制一个最佳的混合气成分。

这种最佳的混合气成分，同时按发动机的动力性、经济性，特别是按减少排放有害物的要求来确定，具有良好的怠速、加速、减速等的过渡性能。

电子节气门相当于用一种柔性连接取代了传统的机械连接方式(即刚性连接)。

在刚性连接中，发动机节气门开度完全受控于油门踏板开度，发动机工作状况取决于驾驶员对油门踏板的操作。

在柔性连接方式中，油门踏板仅相当于一个反映驾驶员操纵意图的传感器，。

节气门的实际开度由其控制器根据当时的汽车行驶状况、其他车载电控系统的需求并考虑发动机特性之后确定。

汽车驱动防滑控制系统(ASR)是重要的主动安全系统，其控制需要调节发动机输出转矩。

由于目前我国装车的轿车发动机大都不具备自主知识产权，无法完成对发动机控制系统的干预，所以本文采用了安装电子节气门来调节转矩的ASR 系统方案。

为了实现驱动防滑控制(ASR)的需要，设计并开发了ETC系统ECU软硬件。

在安装电子节气门体的试验台架上进行了功能测试，并将之应用于ASR控制中，进行了硬件在环测试。

电动汽车增程器的电子节气门控制系统研究电动汽车或插电式混合动力汽车具有环保、经济等优点，但其续航里程并不足以满足长途出行需要，因此，现有的技术发挥了其优势并尝试解决其缺陷，比如在车辆中增加一种电动汽车增程器。

其通过利用内部燃烧引擎（ICE）来产生电能，为电动汽车充电，从而实现更远的续航里程。

且其能与电动汽车电池系统完美协调，使其在不影响纯电驱动的情况下进一步提高了续航里程。

因此，如何优化增程器的性能是一个重要的研究方向。

电子节气门控制系统是电动汽车增程器中的重要组成部分，负责控制增程器中的内燃机输出功率和供油量来控制充电电池电量的流入和流出，以保证增程器发电的稳定性。

同时，电子节气门控制系统能够提高燃油利用效率和发动机运转效率，减少尾气排放，降低油耗并提高汽车性能。

随着计算机技术的不断发展，当代模糊控制理论和神经网络技术在电子节气门控制系统中的应用显得非常重要。

模糊控制理论通过将输入量和输出量进行量化，并产生相对应的控制指令，并对输入变量和输出变量进行模糊的划分，使得控制器能够适应复杂的非线性系统性质和降低系统的控制者对于系统状态的精确要求。

神经网络技术则侧重于对于大量数据的学习，使得其在处理复杂情况下的能力远高于传统的计算模式。

因此，电子节气门控制系统要利用模糊控制和神经网络技术进行设计和优化，以实现智能、高效、精确以及迅速的控制，从而确保整个增程系统的继续提高性能，最终达到更加舒适、更加安全的出行体验，并减少对环境的影响。

然而，电子节气门控制系统目前还受限于快速响应和燃油供应的问题，在多次快速响应后电子节气门控制器发动机出现断油的情况。

因此，未来研究应重点关注降低系统的响应时间，同时进一步优化和控制燃油的供应，从而使电动汽车增程器的电子节气门控制系统更加完整和可靠。

总之，随着科技的发展，电动汽车增程器将成为未来汽车产业中的一个重要发展方向。

在这个发展过程中，电子节气门控制系统也将变得更加智能、高效、精确并可靠，从而确保增程器的稳定性和安全性，并最终提升电动汽车的性能和使用体验。

基于MC9S12X128的电子节气门控制系统设计惠艳翠;彭忆强;吴琼【摘要】For the control problem of electronic throttle, which was the important component of electronic control system for automobile engine, the strategy of open-loop compensation and closed-loop control combination was proposed and was analyzed by simulation. TakingMC9S12X128 16-bit microcontroller as the main control chip, the hardware and software of electronic throttle control system were designed and the accurate control of electronic throttle based on torque was realized. The control function of the system was verified through the experiment. After further improvement, the system could meet the actual needs.%针对汽车发动机电控系统的重要组成部件——电子节气门的控制问题,提出了一种开环补偿与闭环控制相结合的电子节气门控制策略,并进行仿真分析.以16位单片机(MC9S12X128)为主控芯片,设计了电子节气门控制系统的软硬件,实现了基于扭矩控制的汽车电子节气门精确控制.通过试验验证了系统的基本功能,经进一步完善,此系统可满足实际应用的需要.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P16-19)【关键词】电子节气门;开环控制;补偿;闭环控制【作者】惠艳翠;彭忆强;吴琼【作者单位】西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039;西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TK413.44随着社会对节能、环保要求的不断提高,新能源汽车技术越来越受到研究人员的重视。

第8 单元A8汽车发动机控制系统及检修电子节气门控制系统单元目标⏹熟悉电子节气门控制系统的组成⏹熟悉TPS的作用⏹熟悉TPS的结构原理和信号特点⏹熟悉APP和TPS的数据特征⏹了解节气门电机的控制特点⏹熟悉节气门体的清洗方法和学习方法⏹熟悉电子节气门控制系统的检测方法⏹了解怠速控制的原理⏹熟悉发动机怠速控制的方法单元目录⏹概述⏹系统组成⏹工作模式⏹怠速控制⏹维护与检查⏹单元总结概述汽油发动机的进气系统中设计有节气门，用来控制发动机的进气量。

⏹机械拉线式节气门⏹电子节气门优点⏹可以实现发动机转速全范围最佳扭矩的输出⏹精确控制节气门开度⏹提高了燃油经济性，改善了发动机的排放性能⏹具有冗余设计和多种工作模式，提高了车辆行驶可靠性⏹可实现与加速踏板行程不一致的节气门开度控制系统组成双向弹簧减速机构节气门电机节气门翻板电子节气门系统ETC （Electronic Throttle Control System ）⏹加速踏板位置传感器（APP ） ⏹安装在加速踏板总成的顶部 ⏹节气门电机（双向直流电机） ⏹节气门位置传感器（TPS ） ⏹ECM加速踏板位置传感器（APP）APP用于检测加速踏板位置，并将其转化为电压信号传送给ECM，ECM以此来识别驾驶员的加速操作信息。

⏹电位计式⏹非接触式⏹冗余设计——内有两个位置传感器电位计式APP结构⏹有两个线性输出的电位计，APP1和APP2（拉线式节气门中只有一个电位计）⏹每个电位计都是由ECM提供独立的5V参考电压、接地及信号输出电路加速踏板位置传感器（APP）⏹电位计式APP工作原理⏹当踩下加速踏板时，电位计滑臂随之移动，从而改变检测电路中的电阻值，检测电路的输出电压也随之改变⏹APP向ECM提供与踏板位移量成比例的信号电压⏹APP1=2*APP2⏹APP1 在静止位置时的信号电压约为0.7V，在踏板完全踩下时信号电压约为4.5V，而 APP2 在静止位置时的信号电压约为0.36V，在踏板完全踩下时信号电压约为2.2VU H=R H I S∗B d加速踏板位置传感器（APP）非接触式APPP⏹非接触式APP通常采用霍尔元件制成，其中包含霍尔元件和线性放大电路工作原理⏹当操作加速踏板时，APP中的的磁铁转动，霍尔元件所处的磁场改变，霍尔电压随之改变，APP输出线性变化的电压A BE FC D 节气门位置传感器类型 ⏹电位计式 结构简单，成本较低 容易出现磨损、断路 ⏹非接触式 电位计式TPSTPS 安装在节气门转轴一端，当节气门翻板转动时，节气门开度发生变化，TPS 的状态也随之变化，并将节气门开度信息转换成电压信号发送给ECM 。