汽车传动系统的电子控制.pptx

1 汽车传动系统的电子控制 反馈控制原理 自动控制恒温箱 温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止，此时，偏差u=0,电机停止转动。 控制过程: 恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2 恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度u2比较得到温度偏差信号u=u1-u2 第1页/共129页 反馈控制原理 系统原理方块图 实质: 检测偏差 纠正偏差 第2页/共129页 反馈控制原理 从恒温箱控制系统功能框图可见： 给定量位于系统的输入端，称为系统输入量，也称为参考输入量（信号）。 被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。 第3页/共129页 反馈控制原理 检测输出量（被控制量）的实际值； 将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差； 用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。 综上所述，控制系统的工作原理可简述如下： 由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。 显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。 第4页/共129页 反馈控制原理 开环控制 控制器与被控对象间只有顺序作用而无反馈联系，控制单方向进行。 数控机床的开环控制系统方块图 优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。 缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。 第5页/共129页 反馈控制原理 闭环控制 闭环控制系统特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。闭环的作用：应用反馈，减少偏差。 优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感 缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析 和设计麻烦。 第6页/共129页 反馈控制原理 自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人 给出的定义为： “Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance” 第7页/共129页 反馈控制原理 动作要求 偏差 控制算法 ECU 能量输入 外部扰动 执行机构 被控对象 动态模型 传感装置 输出 ＋ － 自动控制系统的一般结构 第8页/共129页 反馈控制原理 自动控制系统的评价指标 稳定性 系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。 第9页/共129页 反馈控制原理 稳定性可以这样定义： 当一个实际的系统处于一个平衡的状态时，如果受到外来作用的影响，系统经过一个过渡过程仍然能够回到原来的平衡状态，称这个系统是稳定的，否则称系统不稳定。 稳定性是控制系统正常工作的先决条件。 控制系统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。 稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突变所产生的惯性滞后作用所导致。 第10页/共129页 反馈控制原理 稳态误差: 系统的调整（过渡）过程结束而趋于稳定状态时，系统输出的实际值与给定量之间的差值。 快速性： 输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。 精确性： 控制精度，以稳态误差来衡量。 注意： 不同性质的控制系统，对稳定性、精确性和快速性要求各有侧重 系统的稳定性、精确性、快速性相互制约，应根据实际需求合理选择。 第11页/共129页 反馈控制原理 自动控制系统(1) 第12页/共129页 反馈控制原理 自动控制系统(2) 第13页/共129页 反馈控制原理 自动控制系统(3) 第14页/共129页 汽车电子技术—自动控制在汽车领域的应用 传统汽车 现代汽车 机械系统 机电一体化 多种高新技术 劳动密集 技术密集 技术密集 知识密集 第15页/共129页 汽车电子技术—自动控制在汽车领域的应用 第一阶段 第二阶段 第三阶段 车载收音机 发电机硅整流器 晶体管无触点点火 燃油喷射控制 电子时钟 发动机电子管理系统 自动变速系统 制动防抱死系统 软/硬悬架 巡航控制 电子仪表 小气候控制 动力