李国志学生开放实验报告

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1、哈尔滨理工大学开放实验报告实验项目名称：AMT汽车离合器自动控制系统学生所在学院：测控技术与通信工程学院学生所在班级：测控07-6班学生姓名：李国志实验总学时数：60指导教师：许景波哈尔滨理工大学教务处制2010　年　9月5　日一、实验目的与任务：1．通过本试验使学生掌握离合器控制系统（ECU）的硬件电路设计方法，其中包括电源电路、DSP最小系统、传感器接口电路、电机驱动H桥电路及保护电路、LCD驱动及报警电路。2．通过本试验使学生掌握ECU软件系统设计方法，包括挡位检测程序、车速及发动机转速测量程序、电机正反转PWM控制程序、离合

2、器模糊PID控制程序、主控程序。3．通过Matlab/Simulink工具软件对离合器控制系统建模，对模糊PID控制算法进行仿真，从理论上验证控制方法的可行性。二、实验前的准备工作（包括资料查找、相关知识准备等）：1．AMT汽车的组成及特点2.车用传感器，信号调理电路及设计方法3．DSP2407控制原理及控制接口4.黑匣子工作原理及应用5.基于Simulink的ATM汽车建模及仿真方法6.熟练掌握Protel99se的原理图，板图的绘制方法7.查阅国内外ATM汽车的发展状况，前景及控制方法的相关书籍8.PID算法简介及参数的确定方法

3、9.模糊控制简介及模糊与反模糊10.查阅基于Simulink的智能机器人设计的想干资料11.运动系统的控制方法12.AMT离合器的精确控制13.整个系统的结合及一体化的控制三、实验用的主要设备与材料：1.PC机若干2.12V直流电机若干3.自行设计电路板2快4.万用表若干5.YB1631信号发生器6.WD-5直流稳压电源7.TDS3023B数字示波器8.SG1731SC21双路直流稳压电源9.1602液晶一块10.电阻，电容，导线，按键等电子元器件若干11.面包板，通用板凳12.JTAG下载器一个13.74系列芯片及其他常用芯片若干

4、14.各种焊接工具四、实验内容与方法：（一）系统设计1.系统总体方案控制系统总体框图如图1所示，ECU是整个系统的控制中心，它根据各种传感器的检测信号，判断离合器的动作，并模拟优秀驾驶员的动作，完成离合器的接合。根据各种路况和行车状况，改变离合器的控制策略。电连接驾驶员机械连接制动踏板换档机构加速踏板制动开关手柄开关电控单元（ECU）选换档位置传感器发动机转速传感器油门传感器车速传感器离合器行程传感器油门离合器执行机构变速器离合器发动机图1控制系统总体框图2．车用传感器及信号调理电路设计传感器系统是ECU信息获取的前向通道，其准确可

5、靠地工作，直接关系到整个系统的性能。传感器信号分三类，需采用不同方法处理：a．转速信号，如车速、发动机转速信号，采用M/T测速法，其不但适于高频信号，而且也适于低频信号检测。配以分频电路及DSP芯片捕捉功能，完成速度检测。b．电位计式角位移传感器信号，配以信号调理电路及DSP芯片高精度A/D转换器，完成信号检测。c．开关传感器信号，配以I/O接口电路及DSP芯片I/O接口管脚，完成开关量信号检测。3．中央控制单元ECU硬件电路控制系统利用汽车蓄电池提供的12V直流电源,对硬件强弱电系统供电。由于硬件系统为5V和3.3V混合电源，需将

6、12V转换成5V和3.3V，并且应用抗干扰设计，模拟电源与数字电源要进行分离。强电系统采用电流闭环控制以提高控制精度。主回路采用快速MOSFET组成H桥式电路，控制离合器执行机构电机的正反转。电机采用12V永磁式直流电动机，通过12V蓄电池供电，每个桥臂最大工作电流应大于电机额定电流。采用专用H桥驱动芯片，接受DSP芯片PWM驱动信号，抑制死区信号的产生，使系统可靠工作。弱电系统主要选用TI公司TMS320LF2407数字信号处理芯片作为微处理器，其功能强大的结构提供了低成本、低功耗和高性能的处理能力，集成了对电机的数字化运动控制非

7、常有用的先进外设，提供了电机控制的最佳解决方案。配置外围器件，检测汽车运行状态和驾驶员的意图，发出控制命令，操纵离合器执行机构电机，完成离合器的精确控制，保持汽车的最佳工况。4．离合器控制算法及控制策略这是本控制系统的研究关键。运用古典控制理论PID控制和现代计算机控制理论模糊控制相结合的方法，根据汽车动力传动系统以及熟练驾驶员的一般操作规程，制定一系列的PID控制算式和模糊控制数据表，完全良好地反映了汽车在各个工况下的运行状态，并且通过所得数据，运算得出结果，直接由微处理器输出命令，控制强电部分的正确运行。PID控制即比例、积分、

8、微分控制，属于传统控制领域，主要调节系统的动态过程和稳态过程，使电机的每一个动作精度提高，稳定性提高。自适应模糊控制是现代计算机控制理论的一种，它具有自学习功能和自适应功能，能够根据汽车遇到的不同状态适当地改变控制参数，达到与现有机构