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華蓋機械淺談新品類汽配啟動機構件零材的變革革新
發(fā)布人員：網(wǎng)站管理員 新聞來源： 發(fā)布日期：2013-5-22
電子節(jié)氣門結構組成加速踏板加速踏板是反映駕駛員意的裝置，它的核心是一個電位器式位置傳感器，它將踏板位移量轉(zhuǎn)化成電信號DA462發(fā)動機節(jié)氣門的改進傳給電子單元（ECU），不同于機械式節(jié)氣門，駕駛員不能直接控制。節(jié)氣門體節(jié)氣門體主要由驅(qū)動電機、節(jié)氣門閥體、節(jié)氣門位置傳感器和怠速開關位置傳感器以及一個復位彈簧組成。
電子節(jié)氣門結構如2所示。電子節(jié)氣門的非線性問題在電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中，機械結構中存在的主要問題是非線性問題，影響著電子節(jié)氣門系統(tǒng)的控制。有3種非線性因素粘性摩擦和滑動摩擦電子節(jié)氣門閥片在運動過程中同時受到粘性摩擦和滑動摩擦的作用，在動態(tài)過程中會造成摩擦力變化的不穩(wěn)定。一般把它簡化成庫侖摩擦力，用下式表示式中：Tf為庫侖摩擦力；ω為電機轉(zhuǎn)速；Fs＞0。
彈簧非線性在節(jié)氣門閥片左側有一復位彈簧，當電機驅(qū)動信號被切斷的時候，節(jié)氣門在復位彈簧作用下回到最小開度位置，保證系統(tǒng)的安全性，由于它是扭轉(zhuǎn)彈簧，具有非線性特性，其非線性方程中：Tsp為復位彈簧力；θ為節(jié)氣門轉(zhuǎn)角；θ0為彈簧增益；D為彈簧偏移量。
齒隙非線性齒輪減速機構將電機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到節(jié)氣門閥片，齒輪間不可避免地存在著嚙合間隙，一般將齒隙非線性視為輸入扭矩的函數(shù)，表示為：y＝f（x，δ）式中：x為輸入轉(zhuǎn)矩；y為輸出轉(zhuǎn)矩；δ為死區(qū)寬度。在3種非線性因素中，影響最大的是彈簧非線性，其次是粘滑摩擦和齒隙非線性。
節(jié)氣門的非線性控制電子節(jié)氣門系統(tǒng)模型根據(jù)動力學可知，系統(tǒng)的動力方程中：ω為電機轉(zhuǎn)速；J為轉(zhuǎn)動慣量；Z為電機電流；B為粘性阻尼系數(shù)；Kt為電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)。節(jié)氣門閥轉(zhuǎn)角與電機轉(zhuǎn)速變化的關系：θ＝kω式中：k為齒輪傳動比。系統(tǒng)電路方程中：Kv為電機反電動勢常數(shù)；L為電機感抗；R為電機電阻；U為輸入電壓。
齒隙的非線性特性中，其非線性為電機輸出電流z的函數(shù)，考慮到死區(qū)的影響，控制器的選用在工程中廣泛使用的PID控制不需要控制對象的精確模型，容易在單片機上實現(xiàn)，而且有大量的先例可以參考，是電子節(jié)氣門系統(tǒng)的首選控制策略。針對電子節(jié)氣門系統(tǒng)的非線性和時變性特點，就要對基本算法進行改進。
可以采用自整定模糊PID控制。結構和工作原理如3所示。
結論根據(jù)對電子節(jié)氣門的要求，選用了Bosch公司的電子節(jié)氣門控制單元，將選用的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)與原發(fā)動機管理系統(tǒng)進行匹配。匹配的主要內(nèi)容是電子控制系統(tǒng)要消除以上各部的非線性因素的影響，使節(jié)氣門的開度滿足發(fā)動機各工況的需要。仿真結果表明，采用自整定模糊PID控制，可以較好地跟蹤目標信號，而且不會出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。
電子節(jié)氣門結構如2所示。電子節(jié)氣門的非線性問題在電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中，機械結構中存在的主要問題是非線性問題，影響著電子節(jié)氣門系統(tǒng)的控制。有3種非線性因素粘性摩擦和滑動摩擦電子節(jié)氣門閥片在運動過程中同時受到粘性摩擦和滑動摩擦的作用，在動態(tài)過程中會造成摩擦力變化的不穩(wěn)定。一般把它簡化成庫侖摩擦力，用下式表示式中：Tf為庫侖摩擦力；ω為電機轉(zhuǎn)速；Fs＞0。
彈簧非線性在節(jié)氣門閥片左側有一復位彈簧，當電機驅(qū)動信號被切斷的時候，節(jié)氣門在復位彈簧作用下回到最小開度位置，保證系統(tǒng)的安全性，由于它是扭轉(zhuǎn)彈簧，具有非線性特性，其非線性方程中：Tsp為復位彈簧力；θ為節(jié)氣門轉(zhuǎn)角；θ0為彈簧增益；D為彈簧偏移量。
齒隙非線性齒輪減速機構將電機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到節(jié)氣門閥片，齒輪間不可避免地存在著嚙合間隙，一般將齒隙非線性視為輸入扭矩的函數(shù)，表示為：y＝f（x，δ）式中：x為輸入轉(zhuǎn)矩；y為輸出轉(zhuǎn)矩；δ為死區(qū)寬度。在3種非線性因素中，影響最大的是彈簧非線性，其次是粘滑摩擦和齒隙非線性。
節(jié)氣門的非線性控制電子節(jié)氣門系統(tǒng)模型根據(jù)動力學可知，系統(tǒng)的動力方程中：ω為電機轉(zhuǎn)速；J為轉(zhuǎn)動慣量；Z為電機電流；B為粘性阻尼系數(shù)；Kt為電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)。節(jié)氣門閥轉(zhuǎn)角與電機轉(zhuǎn)速變化的關系：θ＝kω式中：k為齒輪傳動比。系統(tǒng)電路方程中：Kv為電機反電動勢常數(shù)；L為電機感抗；R為電機電阻；U為輸入電壓。
齒隙的非線性特性中，其非線性為電機輸出電流z的函數(shù)，考慮到死區(qū)的影響，控制器的選用在工程中廣泛使用的PID控制不需要控制對象的精確模型，容易在單片機上實現(xiàn)，而且有大量的先例可以參考，是電子節(jié)氣門系統(tǒng)的首選控制策略。針對電子節(jié)氣門系統(tǒng)的非線性和時變性特點，就要對基本算法進行改進。
可以采用自整定模糊PID控制。結構和工作原理如3所示。
結論根據(jù)對電子節(jié)氣門的要求，選用了Bosch公司的電子節(jié)氣門控制單元，將選用的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)與原發(fā)動機管理系統(tǒng)進行匹配。匹配的主要內(nèi)容是電子控制系統(tǒng)要消除以上各部的非線性因素的影響，使節(jié)氣門的開度滿足發(fā)動機各工況的需要。仿真結果表明，采用自整定模糊PID控制，可以較好地跟蹤目標信號，而且不會出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。
