柴油机电子调速器嵌入式系统研究与开发

论文摘要

数字式电子调速器,是由专用的控制用微处理器和一些输入输出接口电路组成,除了输入输出信号转换之外,系统的各部分均由软件编程实现,对信号的依赖性降低,具有极强的适应性和功能扩展能力,可以实现复杂的控制策略和算法,甚至可以对控制参数进行自整定。本文主要的研究目的是设计实现柴油机数字式电子调速器的软、硬件系统。首先,通过对电子调速器的工作原理和控制策略分析,利用Freescale公司的MC9S12XS128微控器的特点,设计出基于MC9S12XS128的嵌入式电子调速控制器的硬件电路,并针对系统的实际特点提出了基于双闭环控制的改进策略。此外,为了弥补常规PID控制的不足,提出了模糊PID控制策略。其次,将μC/OS-II操作系统移植到飞思卡尔公司的MC9S12XS128微控器上,通过对电子调速器的工作特点分析,设计了满足其工作特点的一系列任务,并利用μC/OS-Ⅱ多任务的进程管理机制,协调这些任务之间的相互通信,使之具有更高的实时性、可靠性和开放性,更好地满足电子调速器的工作要求。最后,基于环境保护的原则,提出了废气再循环技术（EGR）。以数字式电子调速器为平台,结合废气再循环技术来减少汽车尾气排放中的NOx,在柴油机上应用EGR技术己经是必然的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 调速器概况
• 1.1.1 调速器的应用与发展
• 1.1.2 开发电子调速器的重要意义
• 1.1.3 电子调速器现状和发展趋势
• 1.2 本课题研究目的和主要内容
• 1.3 本章小结
• 第二章 数字电子调速器的技术概论
• 2.1 电子调速器的组成与工作原理
• 2.2 嵌入式操作系统μC/OS-II
• 2.2.1 嵌入式系统的概念
• 2.2.2 实时操作系统的概念
• 2.2.3 实时操作系统的发展历史
• 2.2.4 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 的基本情况与发展.
• 2.2.5 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 的组成和原理
• 2.3 系统的硬件构架
• 2.3.1 飞思卡尔（Freescale）公司MC9512X5128 微控器的介绍
• 2.4 EGR（ Exhaust Gas Recirculation ）介绍
• 2.5 本章小结
• 第三章 硬件系统及其实现
• 3.1 硬件系统的总体设计
• 3.1.1 齿条位移信号输入接口电路
• 3.1.2 转速信号输入接口电路
• 3.1.3 超速保护模块
• 3.1.4 过流保护电路
• 3.1.5 TIM 模块
• 3.2 本章小结
• 第四章 基于μC/OS-II 的电子调速器的软件设计
• 4.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 的移植
• 4.1.1 基于μC/OS-II 移植的介绍
• 4.1.2 μC/OS-II 移植的文件修改
• 4.2 基于μC/OS-II 的电子调速器系统设计
• 4.2.1 系统等效模型
• 4.2.2 系统中任务的划分
• 4.2.3 系统中任务的工作过程
• 4.3 数字PID 的实现
• 4.3.1 位置式PID 控制算法
• 4.3.2 增量式PID 控制算法
• 4.4 控制系统性能测试
• 4.5 完善数字式PID 控制的进一步设想
• 4.5.1 模糊理论的介绍
• 4.5.2 模糊控制的数学基础
• 4.5.3 模糊控制器的设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 废气再循环技术
• 5.1 柴油机的主要排放污染物
• 5.2 柴油机的减排措施——废气再循环技术
• 5.2.1 EGR 技术的原理和必要性
• 5.2.2 EGR 率
• 5.2.3 EGR 的控制策略
• 5.2.4 柴油机EGR 与汽油机EGR 的比较
• 5.3 废气再循环（EGR）系统的设计思想
• 5.3.1 EGR 系统的硬件设计思想
• 5.3.2 EGR 系统的软件设计思想
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文