Следящая система управления на примере управления дроссельной заслонкой автомобиля

Внедрение: 2012 г.

Модуль Е14-140-М был применён в лабораторной работе, посвящённой изучению автоматизированной системы управления дроссельной заслонкой автомобиля в рамках предмета "Управление в технических системах" (кафедра "Колесные машины" МГТУ им. Н.Э. Баумана) [1] .

Рисунок 1. Внешний вид лабораторной установки: 1 – педаль акселератора (от автомобиля ГАЗ 3302); 2 – дроссельная заслонка 40624.1148090 VDO (SIEMENS); 3 – микроконтроллерная плата Arduino; 4 – плата транзисторного ключа; 5 – плата потенциометров; 6 – модуль АЦП Е14-140-М.

Для реализации норм ЕВРО-3, ЕВРО-4 в электронной системе управления двигателем (ЭСУД) должна присутствовать функция электронного управления заслонкой дроссельного патрубка вместо классического механического (тросового) управления. С этой целью вводятся электропривод дроссельной заслонки и датчик положения педали акселератора (рисунок 2). В качестве регулятора в лабораторной работе используется микроконтроллерная плата Arduino, в которой программно реализован ПИД-регулятор.

Рисунок 2. Блок-схема системы управления дроссельной заслонкой.

Три канала модуля АЦП Е14-140М, подключенного через USB к внешнему ПК, используются для регистрации следующих сигналов:

• 1-ый канал: сигнал датчика положения педали акселератора;
• 2-ой канал: сигнал датчика угла поворота дроссельной заслонки;
• 3-ий канал: сигнал с широтно-импульсной модуляцией (сигнал управления электродвигателем дроссельной заслонки), рисунок 3.

Рисунок 3. Широтно-импульсная модуляция.

В качестве программы регистрации использовалась программа LGraph2 (рисунок 4).

Рисунок 4. Окно настройки оборудования программы LGraph2.

В ходе лабораторной работы студенты корректируют программный код микроконтроллера в плате Arduino, добиваясь требуемого качества работы ПИД-регулятора (установившаяся ошибка, быстродействие, перерегулирование), снимая графики переходных процессов программой LGraph2.

Конструкция дроссельной заслонки и педали акселератора пояснена рисунками 5 – 8. 

Рисунок 5. Внешний вид дроссельной заслонки 40624.1148090 VDO (SIEMENS).

Рисунок 6. Устройство дроссельной заслонки (схематично).

Рисунок 7. Педаль акселератора: а – внешний вид; б – установка на автомобиле «Газель».

Рисунок 8. Устройство датчика угла поворота педали акселератора: 1 – графитовые дорожки потенциометра № 1; 2 – графитовые дорожки потенциометра № 2; 3 – ползунок потенциометра № 1; 4 – ползунок потенциометра № 2; 5 – ось поворота педали.

Источник: 

1. Смирнов А.А. Лабораторная работа по УТС «Построение следящей системы управления на примере управления дроссельной заслонкой автомобиля».

Разработчик: Смирнов Александр Анатольевич (кафедра СМ-10 "Колесные машины" МГТУ им. Н.Э. Баумана)