项目一--汽车电子控制系统认知

项目一汽车电子控制系统认知任务一认识汽车电子控制系统任务一认识汽车电子控制系统一、汽车电子技术简介1．汽车电子技术与电子控制技术汽车电子技术按功能不同，分为车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置。车体汽车电子控制装置包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统三部分。任务一认识汽车电子控制系统1．汽车电子技术与电子控制技术发动机控制系统：包括怠速控制（ISC）、点火提前角控制（ESA）、燃油喷射控制（EFI）等。底盘控制系统：包括爆胎监测与安全控制系统（BMBS）、防抱死制动系统（ABS）、巡航控制系统（CCS）等。车身电子控制系统：包括安全气囊、车灯控制、中央门锁及门窗、自动调节座椅、自适应空调等。任务一认识汽车电子控制系统1．汽车电子技术与电子控制技术车载汽车电子控制装置是一类能够独立使用的电子装置，包括汽车信息系统、汽车导航系统和汽车娱乐系统。这些装置和汽车本身的性能没有直接关系，主要用于提供各种信息或提高汽车内的娱乐性。汽车电子控制技术主要是针对车体汽车电子控制装置，即利用微型计算机直接对发动机、底盘及车身部件进行控制并影响其性能的技术。任务一认识汽车电子控制系统1．汽车电子技术与电子控制技术谈谈大家见过哪些汽车电子技术的应用，它们对自己的出行产生了哪些影响？任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成汽车车型不同、档次不同，采用的电子控制系统或多或少也不同。但是，汽车上每一个电子控制系统的基本结构都是由传感器（传感元件）、电控单元（ECU）和执行器（执行元件）三部分组成，这是汽车电子控制系统的共同特点，如图所示。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成1）传感器世界是由物质组成的。物质按照电特性可分为电量和非电量两种。电量一般是指物理学中的电学量，如电压、电流、电感和电容等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、重量（质量）、速度及酸碱度等。非电量的测量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件称为传感器。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成传感器在发动机、底盘和车身系统中担负着信息的采集和传输的功用，电控单元将采集到的信息进行处理后，对执行机构发出指令，从而进行电子控制。各个系统的控制正是依靠传感器及时识别外界和系统本身的变化信息而实现控制系统本身的。因此，汽车传感器在汽车电子控制中是非常重要的装置。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成2）电控单元因为汽车制造公司不同，汽车电子控制单元又称汽车电控单元或集成电路控制单元、多路控制装置等，它们都统称为电控单元。电控单元是由集成电路组成的用于实现对数据的分析、处理、发送等一系列功能的控制装置。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成ECU输入接口电路微控制器输出接口电路任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成（1）输入接口电路输入接口电路的主要作用是从传感器中采集到的转速、油门踏板位置、冷却水温度等各种发动机信号进行放大、整形、电压转换、滤波等，以保证实时准确地为中央处理器（CPU）提供发动机的各种参数，以便CPU进行监控。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成（2）微控制器微控制器又称MCU，它以所选定的单片机为核心，主要包括存储区扩展电路、时钟电路、复位电路、通信电路等。微控制器是ECU的心脏部分，它将输入信号进行分析运算处理，并根据处理的结果向执行器发出相应的操作命令信息。其存储器中不仅存放着专用处理程序，往往还有大量的数据表。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成微控制器的基本结构如图所示，它类似于我们常说的“单片机”，但在汽车电子控制系统中较少使用“单片机”一词。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成（3）输出接口电路输出接口电路主要用于驱动和隔离电路。它可将微控制器发出的命令信息进行功率放大，驱动被控的执行器件工作；还可隔离ECU与外部执行器件，避免外部器件对ECU造成干扰。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成提示：ECU从用途上讲是汽车专用的微机控制器，又称汽车专用单片机。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成3）执行器执行器可实现电控系统要完成的各种控制功能。在控制过程中，执行器将ECU传来的控制信号转换成某种机械运动或电运动，从而引起发动机运行参数的改变，完成控制功能。任务一认识汽车电子控制系统2．汽车电子控制系统的基本组成常用的执行器包括各类机械式继电器、步进电动机、直流电动机、控制阀及电磁阀。继电器主要用来控制开关信号，如点火线圈的通断、空调的开关等；电动机多用于驱动与之相连接的执行机构，从而控制执行机构的工作，如控制怠速转速、控制电动油泵转速等；阀类执行器主要用于控制汽车中的气体或液体介质量的改变，如ABS制动压力调节器的电磁阀、电喷发动机的喷油器、控制废气再循环的电磁阀等。任务一认识汽车电子控制系统二、自动控制系统的基本概念自动控制是利用仪器设备，特别是计算机根据实际情况自动命令执行器完成一定动作而达到预定目的。汽车电子控制系统就是自动控制系统。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制开环控制和闭环都是以微控制器为核心的控制方式。它们的区别在于传感器输入的信号（输入量）与控制对象执行的状态或过程信号（输出量）之间有无反馈。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制1）开环控制开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统称为开环控制系统，如图所示。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制开环控制的特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。例如，打开电灯的开关，在按下开关的一瞬间，控制活动就已经结束，灯是否亮起已对按开关这个活动没有影响。开环控制的输入可分为给定值输入和干扰输入。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制2）闭环控制闭环控制又称反馈控制，它是将输出量直接或间接地反馈到输入端形成闭环以参与控制的控制方式，如图所示。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制由于系统周围存在干扰，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈测量元件的控制作用去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力，家用空调温度的控制，就属于闭环控制。任务一认识汽车电子控制系统1．开环控制与闭环控制生活中你还知道哪些电器使用了开环控制或闭环控制，列举几个例子并阐述其控制的现象和原理。任务一认识汽车电子控制系统2．比例、积分、微分控制（PID控制）在工程实际中，应用最为广泛的控制为比例、积分、微分控制，简称PID控制或PID调节。它具有原理简单、易于实现、适用面广、控制参数相互独立、参数选定较简单等优点。任务一认识汽车电子控制系统2．比例、积分、微分控制（PID控制）PID控制的框图如图所示。任务一认识汽车电子控制系统2．比例、积分、微分控制（PID控制）PID控制器（比例、积分、微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，各部件作用如下。任务一认识汽车电子控制系统2．比例、积分、微分控制（PID控制）比例单元（P）：可进行比例控制，它是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出依然会存在一些误差。积分单元（I）：可进行积分控制，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，其可消除稳态误差。微分单元（D）：可进行微分控制，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。它能预测误差变化的趋势，这样就能提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的因反馈产生新的误差。任务一认识汽车电子控制系统2．比例、积分、微分控制（PID控制）PID控制常用于某个物理量的稳定性控制，例如温度控制和节气门开度控制等。任务一认识汽车电子控制系统3．最优控制最优控制是使控制系统的性能指标实现最优化的基本条件和综合方法。可概括为：对一个受控的动力学系统或运动过程，从一类允许的控制方案中找出一个最优的控制方案，使系统的运动在由某个初始状态转移到指定的目标状态的同时，其性能指标值为最优。任务一认识汽车电子控制系统3．最优控制在汽车电子控制系统中，一个控制器常要接受多个传感器信号输入，例如点火提前角的控制与车速、发动机负荷等多种因素都有关系。任务一认识汽车电子控制系统4．自适应控制所谓自适应，是指生物能改变自己的习性以适应新的环境的一种特征。直观地说，自适应控制就是能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化，以保证控制系统的性能指标符合规定的性能指标。任务一认识汽车电子控制系统4．自适应控制自适应控制是一项比较新的技术，例如在发动机控制中，容易污染、老化的氧传感器采用自适应控制后，可以减少污染、老化的程度，并及时修正控制参数，提高控制的可靠性。任务一认识汽车电子控制系统任务实训——汽车电子控制系统的研讨实训题目汽车电子控制系统的研讨实训目的①通过调研与讨论，了解汽车电子控制技术及自动控制系统的基本概念。②提高同学对课题研究的调研搜索能力，提高对个人观点的表达能力。调研方法及讨论方式1．调研方法通过图书馆或相关网站等渠道，查阅有关汽车电子控制系统的资料，具体内容涉及车身、发动机、底盘等方面的控制技术，尽量选择有权威、学术性的文章。2．讨论方式课堂上根据班级人数分为几个小组，每个小组分别确定本小组的题目，根据自己手中的资料及素材，讨论并制作出关于本组选题演示文稿，最后选派一个发言人进行演讲，由指导老师进行总结。注意：选题和发言不能过于空泛，涉及知识过于晦涩；演讲稿要有自己的思想和观点。实训总结任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用任务描述当前，汽车电子控制技术进入了对人、汽车、环境的整体优化阶段。汽车的性能提高更多地依赖于电子控制技术。随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子控制技术的应用越来越广泛，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。时至今日，汽车已经全面进入电脑控制的时代。任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用一、汽车电子控制技术的发展汽车电子控制技术已成为现代汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性和舒适性，而电子化、智能化和网络化也成为现代汽车发展的重要标志之一。任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用1．汽车电子控制技术的历史发展汽车电子控制技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。汽车电子化是汽车技术发展进程中的一次重要革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志之一。如图所示，汽车电子控制技术的发展可分为以下几个阶段。任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用1．汽车电子控制技术的历史发展第一阶段，20世纪60年代末之前，汽车电子控制技术主要着重于开发单一的电子零部件，改善汽车某些机械部件的性能，应用电子装置代替传统的机械部件，此阶段代表的电子器件有整流器、电压调节器、晶体管无触点点火装置等。任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用1．汽车电子控制技术的历史发展第二阶段，从20世纪70年代初到80年代中期，汽车电子控制技术主要是开发汽车各系统专用的独立控制部分，电子装置被应用在某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面，如发动机控制系统、防抱死制动系统等。任务二探讨汽车电子控制技术的发展及应用1．汽车电子控制技术的历史发展第三阶段，从20世纪80年代中期到90年代中期，随着大规模集成电路技术的快速发展和计算机在控制技术方面的应用，汽车电子控制技术主要是开发可完成各种功能的