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第1篇

【關鍵詞】EPB電子駐車應用

一、EPB與傳統手制動相比的優點

1.1EPB系統可以在發動機熄火后自動施加駐車制動。駐車方便、可靠，可防止意外的釋放（比如小孩、偷盜等）。

1.2不同駕駛員的力量大小有別，手駐車制動桿的駐車制動可能由此對制動力的實際作用不同。而對于EPB，制動力量是固定的，不會因人而異，出現偏差。

1.3可在緊急狀態下組委行車制動用。

二、EPB的功能

2.1基本功能：通過按鈕實現傳統手剎的靜態駐車和靜態釋放功能。

2.2動態功能：行車時，若不踩踏板剎車，通過EPB按鈕，一樣也可以實現制動功能。

2.3“熄火控制”模式：當汽車拔鑰匙熄火時，自動啟用駐車制動，發動機不打火駐車不能解除。

2.4開車釋放功能：當駕駛員開車時，踩油門，掛擋后自動解除駐車。

2.5啟動約束：點火關閉，釋放約束模式（保護兒童），不用操作制動踏板，即可釋放約束模式。

2.6緊急釋放功能：當電子駐車沒電需要解除駐車時，可用專門的釋放工具釋放駐車。

三、拉線式EPB的組成及各部件的作用

3.1拉線。拉線和傳統的駐車系統中拉線所起的作用完全一樣，就是把力從EPB總成傳遞到駐車制動器上實現駐車功能。拉線式EPB有單拉線和雙拉線兩種。

單、雙拉線有各自的優點和缺點。相比較起來雙拉線有較大的拉線效率，拉線行程短，但布置沒單拉線靈活，產生相同的拉力，控制器需要加載的力大。工作時，雙拉線EPB控制器同時帶動兩根拉線運動，帶動制動器駐車，而單拉線時，EPB控制器是只帶動了一根拉線，然后通過拉索平衡器此拉線帶動后面的兩根拉線駐車。

單拉線式樣的EPB，一根拉線帶動兩根拉線的原理為：第一根拉線的芯線在控制器的帶動下產生移動，其帶動拉線向右移動，然后因為第一根拉線受力彎曲，第一根拉線通過固定在其拉線護套上面的平衡器帶動拉線1向左移動，從而實現了一根拉線帶動兩根拉線移動的目的。

3.2按鈕。通過按或者拉按鈕控制EPB駐車和解除駐車，按鈕上有背景燈，提醒駕駛者是否已工作。

3.3緊急工具。在EPB因斷電不工作時，實現駐車解除功能。

3.4電機。EPB工作時的動力來源，由其來帶動齒輪機構工作實現駐車。（有人僅靠電子駐車紙面意思可能會擔心駐車后，出現沒電的情況怎么辦？實際上電子駐車只是靠電觸發齒輪機構工作，最終使車長時間駐車的還是機械機構，并且國家法規中也明確要求，駐車要用可靠的機械機構來完成）。

3.5齒輪機構。不同廠家EPB的此部分機構的工作原理不一定相同但其作用是一樣的。都是力的傳遞機構，把力由電機齒輪的轉動轉化成拉線方向上力。其齒輪結構的工作原理如右圖電機帶動拉線所在的外齒輪機構和內齒輪機構旋轉，因為旋轉方向相反，帶動連接在內外齒輪機構的拉線運動，實現駐車。

3.6ECU和傳感器。ECU用來控制EPB對外的信息交流和反饋。傳感器用來感應拉力的大小。

四、EPB總成的工作原理和其功能的實現原理

4.1EPB總成的工作原理。拉線式EPB工作原理為：通過開關給ECU一個通斷信號，EPB的ECU控制電機進行旋轉，然后由內部的齒輪機構把此力輸出到拉線上，由拉線帶動制動器進行駐車。

4.2EPB各功能的實現原理

（1）基本功能。最基本的功能，靜態釋放和靜態駐車功能，通過按鈕駐車和解除駐車此工作原理簡單，也就是上面的EPB工作原理。

（2）EPB賣點之一的動態功能。當車在行車狀態，速度大于12km/h,若按下EPB按鈕，ECU指揮馬達帶動拉線駐車，當車輪要抱死，有滑移的傾向時，ECU通過CAN得到這個信號后，會使拉線力減小，以便不使車輪抱死，如此循環，直至車停下為止。雖然EPB有此功能，但各個EPB廠家，并不推薦客戶把EPB當作行車制動器使用，并且還明確要求客戶，此功能只能在常規制動器失效或不可使用踏板的緊急情況下才能使用，這是因為在行車中，駐車制動器啟動后，那么就把制動力全部加在后輪，對后制動器的損害是很大的。

（3）“熄火控制”模式。發動機熄火后，通過CAN把此信息傳遞給ECU，ECU指揮EPB駐車。

（4）EPB的另一賣點功能：開車釋放功能。要實現該功能，則EBP系統需要知道駕駛員是否希望車輛開始行駛。對自動擋車輛來說，EPB可以通過變速器信息及油門信息了解車輛狀態。然后ECU指揮EPB釋放駐車。而對手動擋車輛來說，原有的配置所能提供的信息無法確認駕駛員的期望。為了實現該功能，需要在車輛上加裝檔位傳感器及離合器傳感器。

（5）緊急釋放功能。用專門開發的緊急釋放工具來實現此功能。工具的工作原理為，用專門開發的EPB工具，先插入緊急工具孔，然后旋轉，使齒輪旋轉帶動渦桿移動，解除駐車。有時為了使解除駐車方便，或者不便于使用剛性的緊急釋放工具，也可以使用易曲工具，實現過程為：把緊急釋放工具由剛性改成可彎曲的易曲工具，然后根據EPB的布置位置，設計合理的導向管，設計導向管的原則為將來在使用工具時比較方便，不需要拆卸其它零件，或者鉆到車下。導向管一端，另一端固定死在電子駐車工具孔上，使用時，取出緊急工具，把工具從導向管端插入，順著導向管，把工具連接到電子駐車上，然后轉動工具搖把，即可釋放駐車。在開發易曲工具中需要注意的是：1.工具的易曲長度不能太長否則會因工具彎曲端過長而使傳遞到電子駐車的力矩解除不了駐車。2.導向管扭曲的幅度不能過于大，否則工具在通過導管時的難度就很大，甚至通不過導管。

五、拉線式EPB的布置

5.1EPB的布置

EPB的布置需要注意以下幾點：

（1）若EPB布置在車身下，要設計合理的支架，力求把EPB包起來，防止車底下高速飛起的石子打在EPB殼體上。（2）注意保證EPB周圍的溫度不能過高，要在其工作溫度范圍內。（3）注意選擇合理的緩沖墊來起到防震的效果。（4)EPB位置的選擇，要考慮到將來緊急工具使用的方便性。

5.2拉線的布置

拉線的布置需要注意以下幾點：

（1）拉線之間的間隙要求，需要滿足一定要求。（2）單拉線式。EPB是由一根拉線帶動后面兩根拉線來實現駐車的，為了實現一根拉線帶動二根拉線，所以布置時一定要保證第一根拉線的末端是可移動的，不能在此處做支架給其固定死。

六、結論

EPB是近來研究的重要成果之一。它替代了手駐車制動，用電子按鈕實現停車制動，且節省了車廂內部的空間。符合現在消費者們希望在車內安裝更多的基本配置和功能的這個趨勢。因此設計小巧的EPB倍受青睞。目前電子駐車在國外已應用的比較普遍。在不久的將來電子駐車也會頻頻裝配在中國的汽車上。

參考文獻：

舒華，姚國平.汽車電子控制技術.北京．人民交通出版社，2002.

董輝.汽車用傳感器.北京：理工大學出版社，1998.

第2篇

人工智能技術是人類科學技術不斷發展進步的必然結果，也是工業發展過程中，促進工業自動化科學化發展的重要推動力量。在人工智能技術的發展中，科技的發展和工業技術的進步會促進人工智能技術的發展；反之，人工智能技術的進步，可以完成那些人類自身無法辦到、技術條件效果不好的生產技術操作。當前的人工智能主要是計算機技術的發展結果，隨著計算機技術的飛速發展，通過對計算機信息特點和操作性能的了解和設計，使計算機操作系統具有更多更先進的人工化反應，并在實際的信息技術處理過程中，通過其系統內部的人工化、智能化識別和處理系統，對電氣自動化控制和其他工業技術領域在運行中的問題進行自主解決。如今，人工智能技術已經取得了較大的進步，其研究發展項目也越來越多，越來越先進，實用性越來越強。人工智能技術已經廣泛運用與工業自動化、過程控制和電子信息處理等先進的技術領域。人工智能技術通過模糊理論算法、遺傳算法和模糊神經算法等方式，可以在電氣自動化控制中，采取更靈活多變的控制方式，對電氣自動化設備運行中的不穩定因素和動態變化進行自主的調整，從而保障其運行的準確和高效，減少出錯率。人工智能技術的運用，可以大大減少在電氣自動化控制等領域的人力成本，并且能夠解決一些工作人員無法有效監控和解決的問題，做到及時有效。

2人工智能技術在電氣自動化控制中的應用

2.1人工智能控制實現了數據的采集及處理功能

在電氣設備的運行過程中，數據的采集和處理是了解電氣設備自動化控制情況，發現運行過程中的問題和提出解決辦法的重要依據。在傳統的自動化控制中，由于技術水平和實際運行中的動態變化，數據的采集和傳輸無法做到準確和穩定，保存數據容易出現丟失的情況。人工智能技術的使用，可以保障電氣自動化運行過程中對動態信息的及時收集和穩定傳輸，對相關數據的保存工作也更安全，這就提高了電氣自動化的控制水平，充分保障了電氣運行中的安全性和穩定性。

2.2人工智能控制實現了系統運行監視機報警功能

電氣自動化控制是用電氣的可編程控制器，控制繼電器，帶動執行機構，完成預期設計動作的過程。在此過程中，系統內部各部分之間的運行都要嚴格按照設計模型和函數計算的基礎上進行，如果系統中的一點出現問題，就會造成整個自動控制系統的故障。在以往的自動化控制系統運行中，對系統內部各部分之間的運行數據和運行狀態進行實時監測，對運行中的特殊情況進行及時的報警處理，幫助自動化系統及時處理可能出現的故障，提醒電氣管理人員加強對電氣系統的管理。

2.3人工智能控制實現了操作控制功能

電氣自動化控制的主要特征之一就是通過計算機的一鍵操作，就可以實現對電氣系統的整體控制，保障電氣自動化運行符合現實的需要。傳統的自動化系統的操作，需要靠人工對系統各個環節進行人工操作，從而促進自動化系統內部的協調和配合，這種方式既降低了自動化運行的效率，也增加了自動化系統的故障發生頻率。人工智能技術對電氣自動化系統的控制，是通過各種先進的算法，按照電氣自動化的需求，對自動化系統進行自動化和智能化設計，從而實現對電氣自動化控制系統的同時操作，大大提高了自動化控制的效率，減少了單獨指令操作中容易出現的不協調情況的發生。

3人工智能技術在電氣自動化控制中的控制方式

3.1模糊控制

模糊控制以模糊推理和模糊語言變量等為理論基礎，并以專家經驗作為模糊控制的規則。模糊控制就是在被控制的對象的模糊模型的基礎之上，運用模糊控制器，實現對電氣控制系統的控制。在實際控制設計過程中，通過對計算機控制系統的使用，使電氣自動化系統形成具有反饋通道的閉環結構的數字控制系統，從而達到對電氣自動化系統的科學控制。

3.2專家控制

專家控制是指在進行電氣自動化控制過程中，利用相關的系統控制理論和控制技術的結合，通過對以往控制經驗的模擬和學習，實現電氣自動化控制中智能控制技術的實施。這種控制方式具有很強的靈活性，在實際運行中，面對控制要求和系統運行情況，專家控制可以自覺選取控制率，并通過自我調整，強化對工作環境的適應。

3.3網絡神經控制

網絡神經控制的原理就是基于對人腦神經元的活動模擬，以逼近原理為依據的網絡建模。神經控制是有學習能力的，屬于學習控制，對電氣自動化控制中出現的新問題可以及時提出有效的解決辦法，并通過對相關技術問題的分析解決，提高自身的人工智能水平。

4結語

第3篇

1.1我國工業控制的情況

傳統的手工生產方式被機械設備所取代，在一段時期內的確使生產效率得到了顯著提高，對于經濟水平較低的工業發展初期，尚可滿足生產的需求。然而隨著社會的進步，時代的發展，人們對于工業產品提出了更高的要求，無論是數量還是質量、精度，都提高到了一個新的層次。單純的機械設備生產以及人工操作的生產方式已無法滿足工業生產的要求。電子技術的應用則解決了這一難題，采用可編程邏輯控制器和單片機，并將所需的控制程序寫入，完全能夠滿足工業控制的要求。同時有效降低了勞動強度，節省了大量的人力資源，僅需較少的技術人員進行看護。此外，隨著人工智能應用于工業生產，設備在程序的控制下，可以解決生產中遇到的較為簡單的問題。然而，雖然近年來電子技術獲得了廣泛的應用，我國的電子技術水平總體來說仍然不高，與國外的電子技術公司相比存在較大的差距，不利于我國工業控制的發展，我國的電子技術行業面臨的形勢依然較為嚴峻。

1.2自動化技術在工業控制領域中的應用

自動化技術應用于工業領域，廣義的講是指對于新能源和信息技術的充分運用的一種特殊生產方式，并以人力資源占用的最小化為宗旨。在工業生產中，其生產的目標和目的經由各種參數來得以表達，從而形成一種新型的生產模式，在這一模式下，無需人工管理，即所謂的自動化。當前，自動化技術的管理理念已經頗具系統性和綜合性，這種先進的生產體系和生產方式也逐漸獲得人們的重視，越來越多的資源被投入到自動化技術的研究與開發中去。實踐已經證明，社會的進步離不開經濟的繁榮，而工業則是推動經濟繁榮的基礎性產業，發展現代化的工業已經成為時代的主題。發展工業的進程中，自動化技術是重要的基礎，是確保工業生產順利進行的關鍵環節。工業正向著系統化、綜合化、全面化的方向發展，而自動化則為其創造了發展的核心環境。工業的管理是一項復雜而系統的工程，自動化的管理亦是如此。因此，需要借鑒國外先進的自動化管理理念，從而推動我國的自動化管理體系的發展，推動工業控制領域的進步。自動化技術應用于工業控制領域，主要體現在對于工業生產過程的控制。簡單的說是一種管理的控制流程，以自動化技術為基礎，實現工業生產中監測、調度、管理的自動化。從近年來應用自動化技術的成果來看，自動化技術對于工業生產的產量和質量都有著非常重要的提升作用。除此之外，還能夠有效的減少生產的能源消耗，這對于當前能源消耗較大、能源不足、環境污染較為嚴重的現狀，具有非常重要的意義。

2電子技術的作用

21世紀，傳統工業對于經濟發展速度的提升所起到的推動作用已經不十分顯著，而新興的電子技術則為經濟的發展提供了新鮮的活力。電子技術是實現生產自動化的關鍵要素，因此在工業控制領域，電子技術的作用也是不容忽視的。衡量一個國家的技術水平，有多種因素，而電子技術的發展水平則是其中較為關鍵的因素。當前，我國無論在經濟水平還是在技術水平方面，較之以前都有了重大的進步，取得的成果也是十分顯著的。然而，卻并不能滿足于現狀，應該看到，與世界上發達國家相比，我國的電子技術水平還有待完善和提高，尤其是高科技的尖端電子技術領域，與發達國家的差距仍然很大。因此，當前的任務則是逐漸擺脫從國外引進產品的現狀，加強電子技術的研發力度，積極開發出我國自己的尖端電子產品。

3電子技術在工業控制領域中的應用

3.1提高生產效率

電子芯片是實現電子技術的重要載體，也是實現自動化生產的主要媒介。通過將設定好的程序寫入電子芯片，再由電子芯片執行程序，對機械設備進行控制。無需人工干預，即可準確地控制機械設備的操作。人工控制被寫入特定程序的電子芯片所取代，避免了人工誤操作帶來的不利因素，無需休息，實現24小時不間斷生產，因此極大的提高了生產效率。相應的，工作人員的數量和工作的強度都得以降低，進而減少人員成本。對傳統的工業控制進行改造，將電子技術融入其中，不可避免地需要大量資金，尤其是在改建初期，需要投入較多的人力和物力，然而從長遠的觀點來看，對于企業效益的提高和可持續發展，其發揮的作用是不容忽視的。

3.2提高加工的精度

第4篇

從20世紀50年代開始,一直到現在的幾十年探索中,人工智能化已經可以像人一樣進行感應與行動,憑借著高效率、高精度以及高協調性等特點超越來傳統的控制技術。隨著計算機技術的不斷發展,對人的思維能力進行模擬的構想現在已經得到了實現,后來在程序語言編制上,智能化模擬的可實施性也得到而來增加。隨著電氣工程自動化控制技術的不斷發展,智能化技術的市場得到不斷拓寬,這種技術的應用不僅可以使電氣工程的工作速度得到提高,同時還在電氣工程中節約了大量的人力與物力[1]。智能化技術在整個電氣自動化控制行業中主要是利用不斷實踐來進行的,其中包含的內容十分廣泛并復雜。智能化技術屬于計算機高端技術的一種,因此要想很好的掌握其應用,那么必須要具備專業性計算機理論知識。智能化技術不僅有效有提升了電氣自動化控制的工作效率,同時也也很大程度上降低了工作人員的壓力,優化了資源配置,促進了電氣工程自動化系統的穩定運作。

2智能化技術的主要特點分析

對于很多人來說,智能化技術是一個陌生的詞匯,然而它卻與我們的生活息息相關,下面我們就對它的主要特點進行闡述,幫助大家深入理解智能化技術。作為電力系統中的關鍵環節,電氣工程自動化控制對電力系統的正常運行存在著決定性的作用,為了保證電氣工程的順利發展,從而有效提升恒業的整體水平,對智能化技術進行應用是大勢所趨。

2.1高精度與高效率

在電氣工程自動化控制中,精度與效率是兩項重要指標,在智能化技術指導留下,對多個CPU與高速CPU芯片進行使用,電氣工程控制工作效率與精度得到了顯著的提高。

2.2多系統控制

智能化技術的應用可以有效減少相關工序,同時還能使工作效率得到顯著提高,目前該項技術在電氣工程自動化控制中的實際應用正朝著系統控制的方向發展著。

2.3科學計算的可見性

在電氣工程自動化控制中,智能化技術的應用可以對數據進行有效的處理,不僅可以通過文字和語言進行信息交流,同時還能利用圖形與動畫實現信息交流,這在很大程度上提升了工作的效率。

3智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用

在電氣工程自動化控制系統中應用智能化技術,有效提升了系統的工作效率,降低了工作人員的壓力,對于電氣工程自動化控制中智能化技術的應用主要體現在三個方面:(1)怎樣將智能化技術應用到電氣工程中對病因的診斷與維修之中;(2)如何對電氣產品與設備進行優化設計;(3)通過怎樣的形式對電氣工程智能化控制進行實現。

3.1對電氣工程自動化控制中的病因進行診斷

利用傳統的人工方式對電氣工程系統中的病因進行診斷是非常復雜的,同時對工作人員的要求也非常高,而且也不能對病因進行準確的診斷。在電氣工程自動化控制中難免會發生一些設備和數據問題,依靠人工診斷方式往往不能對病因進行及時的診斷與處理。而智能化技術的應用不僅可以使病因診斷的效率得到明顯提高,同時還可以使定時檢測與診斷得到實現,在這一過程中很多問題的出現都會得到避免。

3.2對電氣工程設計進行優化

在傳統電氣工程設計中,往往需要通過工作人員在工作過程中進行反復的實驗才能完成。在這一過程中工作人員很有可能不會考慮到一些具體情況。如果真的出現復雜性的問題,也不能對其進行及時的解決,在這種情況下,工作人員不僅要掌握大量的專業設計知識,同時還要很好的將自己已經掌握的理論知識運用到實際應用中。智能化技術得到應用以后,設計人員就可以利用計算機網絡和相應的軟件對電氣工程自動化控制進行設計,這樣一來,設計數據的準確性得到而來增加,同時設計樣式也非常豐富,另外,還能對一些復雜問題進行及時的處理,電氣工程自動化控制的順利運行就得到而來有效的保證。

3.3對整個電氣工程進行自動化控制

電氣工程控制系統中存在著很多控制環節,智能化技術的應用正好可以使對整個電氣工程的自動化控制得到實現。智能化技術在應用過程中通過神經網絡與模糊控制等方式實現對電氣工程的自動化控制。其中,神經網絡控制的應用是非常關鍵的,它可以進行反向的算法,同時具有多層次的結構。在神經網絡控制的子系統中,其中的一個子系統可以結合系統參數對轉子的速度進行調控與判斷,而另一個子系統就可以按照以上參數對轉子的速度進行判斷與控制。目前神經網絡控制已經在識別模式以及信號處理等方面得到了廣泛的應用。智能化手段的應用使電氣工程的遠距離與無人操控自動化控制得到了實現,通過公司局域網的幫助,智能化技術的應用使得對電氣系統各環節的實際運行情況進行了詳細的反饋分析。

4結語

第5篇

論文關鍵詞：模塊教學，制作，電子鐘

 

單片機技術作為現代電子技術的重要基礎，廣泛應用于工業過程控制，機電一體化產品，智能儀器，家用電器、計算機網絡及通信等方面，是各類控制系統的核心。《單片機控制技術》是在前面所學《單片機基礎1》和《單片機基礎2》教學模塊的基礎上，進行小型單片機電子產品軟硬件設計和制作的教學模塊。通過本模塊的學習，培養學生掌握單片機技術在日常生活中的應用，鍛煉學生動手實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力，為將來從事單片機新產品設計開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。

一、教學實施設想

依據單片機系統的開發研制過程，模塊《單片機控制技術》可分為單片機系統硬件電路設計與調試和單片機程序設計與調試兩個部分，在綜合應用階段將二者融為一體。通過本模塊的學習，使學生掌握單片機硬件設計和程序設計的相關知識，熟悉單片機應用系統的組成和開發方法，懂得單片機系統調試與維護技術，并在實際制作的基礎上制作，了解單片機控制的電子產品生產工藝和生產管理方法。

在“教、學、做”一體的教學過程中，通過分組實施，提高學生的溝通能力、團隊合作及協調能力，提高學生嚴謹的邏輯思路，縝密的工作方式和強烈的責任意識。教學實施按照3個階段逐級深入：①基礎知識復習講解；②基本應用訓練；③綜合實際制作。

二、教學內容設計

曾經有人這樣說過，如果用數碼管和按鍵，做一個可以調整時間的電子鐘出來，那么你的單片機就算入門了60%了。我認為這句話是有道理的。基于單片機技術的實時時鐘能夠涵蓋單片機課程的大部份知識點，對單片機知識的應用，其綜合度是相當高的。

本模塊以4位數碼管實時時鐘的硬件電路和程序設計為載體，以8位數碼管實時時鐘的設計和制作為任務驅動，將單片機有關知識點融入“教、學、做”一體，采用分組實施，逐級深入的方式，重點培養學生應用單片機知識進行小型電子產品的設計、調試和制作能力。

本模塊按照教學計劃，可以分為5個學習情境：

1）單片機最小系統軟硬件設計

以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機最小系統的軟硬件設計方法核心期刊目錄。

2）單片機定時與中斷功能的應用

以含四個按鍵和4位數碼管的可以調整時間的實時時鐘為例，講授單片機定時與中斷功能的實現方法。

3）單片機與數碼管顯示器接口的設計

以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機與數碼管顯示器的接口設計方法。

4）單片機與LCD顯示器1602接口的設計

以一片1602作為單片機實時時鐘顯示屏為例，講授單片機與LCD顯示器1602接口的設計方法。

5）制作單片機電子鐘

在教師指導下，應用單片機中斷、定時技術，通過調整鍵、加1鍵、減1鍵、確定鍵四個按鍵，用8位數碼管（或用一片1602）制作一個可以調整時間的電子時鐘，顯示格式為：時-分-秒 XX-XX-XX。

通過以上5個學習情境的訓練，學生最終完成1臺具有調時功能的單片機電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過程進行考核評價。

三、思考與展望

1、模塊《單片機控制技術》 以單片機控制的電子鐘的設計制作為載體，將單片機多個知識點串連到一起，按照由淺到深逐級深入，培養學生團結協作、細致耐心、動腦動手等能力，全方位地將知識性、趣味性、實用性融為一體，引導學生自主學習，理論聯系實際，制作實用的單片機電子小產品。

2、“單片機工作室”是我系單片機開發應用的“第二課堂”制作，對于已不能滿足模塊課程教學內容的優秀學生，要依托“單片機工作室”，注重單片機優秀人才的培養，提高他們參與創新實踐的能力，特別是在參加市、省各項課外科技競賽活動和技師班課程設計及畢業論文設計中，為學生采用單片機技術，設計開發作品提供有力的支持。

3、今后要不斷延伸教學模塊。要與合作企業共同制定教學實訓項目，按照企業標準將“教室與實訓室”、“教師與師傅”、“學生與學徒”、“作業與作品”四者合一的開展單片機教學。在與企業共建校外實習基地的基礎上，依據企業標準將單片機實用項目的開發設計過程融入教學，實現仿真企業環境條件下的教學，突出技術應用的職業性。

4、要積極整合校內技術優勢，積極開展對外技術服務，強化課外“產學研”與課內“教學做”的相互滲透。由單片機課程專任教師、企業技術人員與部分學生共同組成項目組，開發研制科技含量高、低成本、測量數據準確、使用簡單、實用的單片機產品，使學生不斷積累單片機產品的開發經驗，熟悉企業生產開發流程，深刻理解企業對人才的具體要求，直接接觸社會流行技術，實現學校教育與社會需求之間的無縫對接。

第6篇

關鍵詞：機電一體化，發展方向，技術應用

 

機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。

1機電一體化技術的發展狀況 1.1 數控機床的問世,為機電一體化技術的發展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發展為機電一體化技術的發展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發展躍上新臺階.

2機電一體化技術發展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。 2.4 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。 2.5 人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產品 機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術應用

在重工業企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(IC)

由于重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經 網絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能將越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(CIMS)

重工業企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前重工業企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代重工業生產的要求。未來重工業企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。

4.5 現場總線技術(FBT)

現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器和現場就地控制站等的發展。 4.6 交流傳動技術

傳動技術在重工業中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

綜上，我們不難發現機電一體化技術在現在的社會生產中占據了越來越多的行業和領域，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

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第7篇

關鍵詞：直接轉矩控制技術，定子磁鏈，無速度傳感器，展望

 

引言

交流電動機自1885年出現后，由于一直沒有理想的調速方案，而只被用于恒速拖動領域。近三四十年來，電力電子技術、微電子技術、現代控制理論的發展，為交流調速產品的開發創造了有利條件，使交流調速系統逐步具備了寬調速范圍、高穩速精度、快速動態響應和四象限運行等技術性能，完全可與直流調速系統相媲美。由于直流調速系統所固有的缺點，目前，無論是調速領域還是伺服領域，交流驅動系統已逐步占據主導地位并有逐漸取代直流驅動的趨勢。直接轉矩控制技術是繼矢量控制技術之后的一種新型高效的交流變頻調速技術，它以結構簡單明了、轉矩快速響應、魯棒性好等一系列的優點正受廣大學者的青睞。直接轉矩控制技術自誕生以來，其理論研究和實驗工作已取得了杰出的成績，然而作為一門新興的理論和技術，必然存在不成熟和不完善的地方。鑒于此，本文針對直接轉矩控制技術的研究現狀、存在的問題及未來的發展趨勢進行了詳細地敘述。

1、直接轉矩控制技術概述

直接轉矩控制技術（DTC）是繼矢量控制后交流調速領域一種新的控制方法，其特點是采用空間電壓矢量分析，直接在定子坐標系下計算并控制電機的轉矩和磁通，采用定子磁場定向，進行bang一bang控制，產生PWM信號。系統通過保持磁鏈恒定， 對轉矩直接控制。因此，控制性能不受轉子參數的影響，控制思想獨特，結構簡單。

2、直接轉矩控制技術研究熱點

2.1 對定子磁鏈的研究

（1）定子磁鏈的數學模型

在直接轉矩控制中，定子磁鏈的實際值取決于定子電壓、電流和轉速的檢測值以及電機參數。目前，描述定子磁鏈的數學模型有3種: u – i 模型，i - n模型，u - n模型[1-2]。

u - i模型: 由定子電壓與定子電流確定定子磁鏈。

該模型結構簡單，受電機參數影響小。論文參考網。它采用開環積分法估計定子磁鏈，在電機高速運行時可以估計出定子磁鏈。所以，當很大時，與之相比可以忽略不計，控制精度較高。但在低速和零速運行時，較小，與之相比不能忽略，如果對的估計誤差大，將嚴重影響系統的控制性能。這時必須考慮的影響，需準確測定出因溫度變化和磁通飽和而產生的變化量。

i- n 模型: 以轉子磁鏈為中間變量，由定子電流與轉速確定定子磁鏈。

在該公式中，沒有出現定子電阻，因此不受定子電阻變化的影響。但是，i - n模型要利用轉子時間常數及定、轉子電感值，還要精確地測量出轉子電角速度。這些參數的準確性以及速度的測量精度對定子磁鏈估計的精度程度都會產生較大的影響，另外這些電機參數也隨著溫度和磁路飽和程度的變化而變化。

u - n模型: 由定子電壓和轉速來獲得定子磁鏈。這里僅給出改進后的u - n模型。

改進后的u - n 模型綜合了u - i模型和i - n模型的優點，并通過修正項d完成了兩個模型間平滑的切換，可以作為一個全速域的定子磁鏈觀測模型。

（2）定子磁鏈的改進方法

針對異步電機DTC系統中采用u – i模型觀測定子磁鏈時純積分環節造成直流分量積分漂移，引起低速時轉矩波動嚴重，采用一種具有幅值補償環節的改進積分器算法取代純積分環節克服積分漂移；針對六區段電壓矢量開關表在定子磁鏈處于區段分界線附近控制性能差，引起低速運行時定子磁鏈內陷和電流畸變等問題，采用細分優化的十二區段選擇電壓矢量開關表來代替傳統六區段電壓矢量開關表。改善了異步電機DTC系統的低速運行性能。

近年來，許多學者為了解決定子電阻對磁鏈的影響，引入了現代控制理論和智能控制理論，通常采用的方法有: 模糊定子電阻估計、神經網絡定子電阻估計、模糊神經網絡定子電阻估計、最小二乘法定子電阻估計[3-5]。

另外， 一些學者對定子電阻溫度變化對定子磁鏈估計的影響也進行了研究， 提出了一些控制方案，如定子電阻溫度補償、模型參考自適應在線辨識等。

2. 2　無速度傳感器技術

傳統的直接轉矩控制中，低速運行時，如果選用與轉速有關的定子磁鏈模型來確定磁鏈，那么就需要知道精確的轉速信息；如果對速度的精確控制，需要轉速反饋進行閉環控制，同樣需要知道轉速信息。傳統的方法采用速度傳感器，這樣不僅增加成本，而且使系統的穩定性和可靠性變差。尤其對于實際應用中不允許安裝速度傳感器的領域，無速度傳感器技術顯得突出重要。論文參考網。

無速度傳感器技術常用的速度辨識方法包括:轉差頻率法、參考模型自適應法、卡爾曼濾波法、高頻信號注入法、基于神經網絡的辨識方法等。目前應用較好的方法是參考模型自適應方法及基于神經網絡的辨識方法[6-7]。這種自適應閉環速度辨識方案，在一定的速度范圍內，估計精度達到了相當高的水平，然而這些方法沒有脫離電機的基本模型，在低速運行時受電機參數的影響嚴重，尤其在零定子頻率運行時，由于電動機轉速的不可觀測性[8]，基于模型的辨識方案往往會失效。

鑒于此，不依賴于電動機模型而僅依賴于電動機本身特性的辨識方法應運而生。Zinger等人利用轉子槽諧波可以調制出頻率與轉速成比例的定子磁鏈原理，應用鎖相環技術來提取轉速信息[9]。高頻信號注入法彌補了零定子頻率情況下的速度不可觀測性，然而由于感應電動機常見的磁路飽和現象等不完善因素，導致了檢測的速度信號中含有低頻干擾信號。一旦檢測的速度信號直接用于控制，必然導致控制系統動態、穩態性能惡化。如何結合高頻信號注入法與模型參考自適應方法來獲得整個工作范圍內都能適用的速度辨識方案將是無速度傳感器技術研究的核心內容。

3、直接轉矩控制技術發展展望

在對直接轉矩控制技術研究熱點進行了較詳細的分析與討論后，針對尚存在的問題，本文結合當前的科技發展情況和實際分析，對直接轉矩控制技術的研究方向進行了展望。

（1）針對傳統的直接轉矩控制方法存在轉矩脈動大的問題，我們可以嘗試通過設計基于模糊自適應PI調節器的多級模糊控制DTC調速系統來解決。在外環控制方面，為了實現在轉速和轉矩突變時系統的快速響應，可以采用模糊自適應PI調節器控制器代替傳統的PI調節器；在內環控制方面，也可以采用模糊控制器代替傳統的磁鏈兩點式、轉矩三點式的bang一bang控制，該算法能夠克服傳統直接轉矩控制方法中根據轉矩、磁鏈的大小程度簡單的選擇電壓矢量這一缺點，全面綜合考慮了轉矩誤差的大小程度，可以實現大誤差大調節、小誤差小調節的智能控制。

（2）針對無速度傳感器技術尚存在的不足，我們可以嘗試用基于改進型蟻群BP神經網絡的速度辨識器來替代傳統速度傳感器的方法來對其控制。論文參考網。由于蟻群算法是一種較新型的尋優策略，與其它的智能算法相比較，具有良好的收斂速度，且能得到的最優解更接近理論最優解，同時易于與其它方法結合，具有較強的魯棒性。相信這樣能夠更準確地辨識出電機轉速，達到DTC系統的動、靜態性能要求，實現無速度傳感器直接轉矩控制。

（3）近年來，直接轉矩控制的研究取得了很大進展，特別是現代控制理論和智能控制理論的引入，在MATALB和DSP的基礎上，為直接轉矩的建模和實現控制提供了強有力的工具。現代控制理論和智能控制理論(以模糊控制、人工神經網絡為主)等控制方案為提高直接轉矩控制的動態性能和魯棒性奠定了理論基礎，并為提高直接轉矩控制的性能提供了一種非常好的新思路，如最近研究十分活躍的模糊控制、神經網絡控制、模糊神經網絡控制、非線性控制、變結構控制等。可見直接轉矩控制技術智能化是未來研究方向之一。

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第8篇

【關鍵詞】輪轂電機;多輪驅動電動車;控制系統;設計

1.引言

1886年問世起，汽車大大拓展了人類的活動范圍，對人類社會的發展做出了重大的貢獻，現代汽車工業已經成為許多國家經濟發展的支柱產業之一。到目前為止，以石油為能源的傳統內燃機汽車居絕對多數。然而，這類汽車在帶給人們方便快捷的現代生活的同時，其帶來的能源短缺和環境污染等一系列問題也對社會發展構成了嚴峻的挑戰。節能與環保已經成為全球各國和各大汽車制造商的共同課題。2009年，中國超越美國成為全球第一大汽車生產和消費國，2011年全國汽車銷量超過1850萬輛，繼續穩居全球第一位[1]。2011年中國汽車保有量首次突破1億輛大關，成為僅次于美國全球汽車保有量第二的國家[2]，而且有望在今后若干年繼續保持這種增長趨勢。

目前，對電動汽車的研究還是以對傳統內燃機汽車進行動力改造為主，在結構上僅僅將內燃機替換為電動機，保留原來的動力傳動系統。這樣的結構可以利用電動機的轉矩特性比內燃機更加理想的優點，但是并沒有從根本上改變車輛的動力特性，也沒有充分發揮電動驅動系統所帶來的技術進步。而車輪獨立驅動作為電動汽車的一種理想驅動方式，成為電動汽車發展的一個獨特方向。車輪獨立驅動系統就是將獨立控制的電機與汽車輪轂連接，省掉了各車輪之間的機械傳動環節。電機與車輪之間的連接方式主要有兩種：一是采用軸式連;二是將電機嵌入到車輪內。輪轂電機驅動系統中沒有機械傳動環節和差速器，由電機直接驅動車輪，因此需要對電機的轉矩和轉速進行精確控制，這也是研究的重點和難點所在。汽車的四驅控制系統能夠根據各車輪的轉速、轉矩等信息，控制并分配各輪轂電機輸出扭矩的大小，從而控制各車輪的驅動力和轉速，使汽車具有驅動防滑功能、差速功能、良好的加速性和汽車穩定性。

另外，在輪轂電機驅動系統中，電機和驅動器的體積、功率都較小，這樣既有利于汽車的總體布置，又可以保證良好的離地間隙，改善汽車的通過性。

圖1 米其林輪轂電機結構

2.基于輪轂電機的電動車底盤結構

輪轂電機車輛平臺自身具有的線傳控制特征，使整車布置和控制系統設計具有很大的柔性，這些優勢得到了各國汽車廠商和研發機構的認同并都展開了相關的研究。不過受到安全法規的限制，現在與整車安全相關的線控技術還無法應用到量產車型當中。因此，目前對基于輪轂電機平臺的線控電動汽車的研究主要還是處于概念車的開發和實驗室研究階段。

20世紀90年代初，最引人注目的就是米其林公司推出的主動車輪，其結構如圖1所示。電動輪轂中有兩個電動機，一個向車輪輸出扭矩，另一個則是用于控制主動懸架系統，改善舒適性、操控性和穩定性。在兩個電動機之間還設有制動裝置，動力、制動和懸架都被集成在一起，結構相當緊湊。由于電動機的扭矩易于控制，如果配備四個米其林主動車輪便成為四驅系統，并且可以通過電腦對任何車輪的扭矩進行獨立調節，僅需更多的傳感器和更復雜的程序便能實現。主動車輪的另一個優勢是能提供比傳統汽車更好的被動安全性。由于舍去了發動機和變速箱，車頭的緩沖區將變得高效與充足。

圖2 豐田公司i-unit概念車

圖3 VOLVO公司提出的ACM車輪總成方案

豐田汽車公司從上世紀九十年代末開始進行輪轂電機驅動的純電動車的開發，重點研究基于傳統汽車底盤的輪轂電機電動汽車走向實用化的關鍵技術，如傳統懸架、轉向和制動系統等如何改進設計，以適應輪轂電機在車輪上的安裝，全新結構的輪轂電機電動汽車的車體結構設計等[7]。豐田汽車公司在2005年推出了一款最小型的i-unit概念車，該車重180公斤，由鋰離子電池通過后輪內的輪轂電機驅動[8]。前兩轉向車輪由獨立電機控制，可實現正負90度轉角，車輛最小轉彎半徑達到0.9米。i-unit采用電傳操縱和側面駕駛桿控制，比方向盤反應更加靈敏，車體高度和軸距根據上下車和不同速度駕駛的需要而自動調節，低速行駛時車體升高，駕車者視線幾乎與站立時相同，可以輕松地在人群中穿行，高速時則自動降低重心，保持穩定，減少阻力。

瑞典VOLVO公司Chassis Engineering部門提出一種ACM（Autonomous Corner Module）車輪總成的構想。這種車輪總成集成輪轂電機，雙轉向執行機構，摩擦制動器、主動懸架系統和減震器。根據不同的車輛軸荷和應用場合，通過對執行器參數的調整，ACM可以支持不同類型全線控智能車輛。目前VOLVO已經對這種構想申請了專利保護[15]。

3.多輪驅動電動車的關鍵技術

盡管電動輪獨立驅動的汽車在電動汽車領域存在很大優勢，但卻沒有大規模的普及，甚至沒有出現一款商品化車型。究其原因，除了生產成本偏高的因素外，更主要的是四輪獨立驅動電動汽車在整車動力性及穩定可靠性等技術方面存在諸多問題，欲提高電動輪驅動電動車的整車性能，以下是必須解決的關鍵技術：

（1）輪轂電機及其控制技術。輪轂電機作為四輪獨立驅動電動汽車的動力源，必須具有足夠大的驅動轉矩、合適的轉速以及相應的調速范圍，這樣才能保障電動汽車擁有良好的動力性。

（2）驅動輪之間的電子差速技術。車輪在路面上保持純滾動運動是最理想的狀態，但是當汽車轉彎或在不平路面上行駛時，由于汽車內外車輪的行駛路徑長度不同，如果仍然要求內外車輪轉速一致，必然會造成車輪的打滑和拖行。傳統汽車是使用機械差速器解決這一問題的，它將內外車輪輪速進行重新分配，解決了輪胎過度磨損和功率循環等問題。但是機械差速器具有轉矩平均分配的特性，致使汽車的內外車輪在不同路況下行駛時，極易出現打滑現象。對于四輪獨立驅動的電動汽車各驅動輪之間的差速問題，可以采用電子差速技術來解決，較為常用的電子差速控制方法主要有兩種：基于轉速閉環的電子差速控制和基于轉矩閉環的電子差速控制。目前的研究表明，基于轉矩閉環的電子差速控制較為優越，控制效果較好，但是其控制算法較復雜、應用難度較大。

（3）整車牽引力控制技術。牽引力控制技術直接影響著整車驅動特性的優劣，是必須解決的問題。目前的牽引力控制策略大多是通過控制輪胎的滑轉率來實現的，因為滑轉率與附著系數在一定區域內成線性關系，從而通過調節驅動電機的輸出轉矩來改變車輪的轉速，進而改變了輪胎的滑轉率，使輪胎和地面之間具有良好的附著系數，控制車輪的附著特性，獲得最大的驅動力，使汽車在不同路況下行駛時都具有良好的動力性能。四輪獨立驅動電動汽車各車輪的驅動力可以實現單獨控制，更有利于實現基于滑轉率控制的牽引力控制策略。但是我們也應該認識到在實際運用中，滑轉率的檢測很困難。

（4）轉矩協調控制技術。對于四輪獨立驅動電動汽車，各個驅動輪之間沒有機械部件的耦合關系，它們是獨立存在的動力源。如何保證各驅動輪協調運轉也是必須解決的問題。我們可以設計一個上位控制器，根據汽車的行駛狀態和控制要求，對四個驅動輪重新分配轉矩，這就是轉矩協調技術，其主要包括單電機的轉矩控制和多電機的同步協調控制。簡言之轉矩協調控制技術就是對各驅動輪的轉矩進行協調控制，使車輛安全穩定的行駛。

4.基于CAN總線的多輪驅動電動車控制系統設計

本方案設計的電動汽車系統主要包括系統電源、兩臺輪轂電機控制器和汽車主控制器。整個系統由72V蓄電池供電，蓄電池輸出作為輪轂電機母線，使用DC/DC反激式電源將母線上的高壓轉換為12V和5V的低電壓向各個控制芯片供電。汽車主控制器完成系統輸入信號的采樣、控制算法的運行，使用CAN總線與兩電機控制器通信，為電機控制器分配轉矩;電機控制器按照主控制器給定的轉矩驅動電機運行。

圖4 電動汽車系統的硬件框圖

電動汽車系統的硬件部分設計如圖4所示，反激式電源輸入72V的直流電，轉換成一路5V直流電向主控制器和兩部電機控制器供電，另有一路12V的直流電向電機驅動模塊供電。主控制器通過AD接口和10接口檢測系統輸入，通過CAN總線與兩個電機控制器通信。電機控制器根據接收到的信息通過輸出PWM信號控制電機驅動板上的MOSFET來驅動72V輪Y電機。

電動汽車系統的軟件部分包括電機驅動器中的電機控制程序，主控制器轉向差速運算與轉矩分配程序以及二者基于CANOPEN協議的通信程序，三塊控制器均使用TMS320F28035型MCU。

圖5 主控制器轉矩分配函數流程圖

圖5所示是主控制器轉矩分配函數的流程圖，電動汽車正常直線行駛時，將轉矩平均分配到兩臺輪轂電機上，轉向時需要為兩輪配置不同的轉矩以實現差速控制的目標。在第三章中進行了電動汽車轉向差速算法的研究與仿真，按照3.2小節中的控制策略編寫程序。主控制器在同步窗口期內接收兩電機控制器的速度信號，同步窗口結束之后調用轉矩分配函數。轉矩分配函數首先讀取踏板和方向盤的模擬信號，根據踏板信號確定兩電機的總轉矩，再根據方向盤轉向信號判斷是否需要進行差速計算。如果轉向信號較小，將總轉矩平分給兩電機;如果轉向信號足夠大，則需要進行轉向差速計算，由車速信號和輪速信號得到兩驅動輪的滑轉率，根據兩驅動輪滑轉率之差計算出兩驅動輪轉矩分配的比例，再得到兩輪的實際輸出轉矩。

5.總結

本文對基于輪轂電機的多輪驅動電動車的關鍵技術、底盤布局進行了探討和分析。基于輪轂電機驅動的多輪電動車無需復雜的傳動軸、分動器、差速器等機械裝置，底盤重量大幅減輕且結構簡單、步驟靈活。然而此類底盤對整車的控制系統要求較高，其控制除通常的車輛狀態監測外還擔負著驅動力分配、電子差速等及轉矩控制等功能，因此對控制系統的實時性、可靠性和可擴展性有很高的要求。本文討論了基于CAN總線架構的整車控制系統，給出了其硬件框圖和轉矩分配子系統的流程圖，對后續實用系統的搭建提供了依據和技術支撐。

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第9篇

本設計是根據我院新建“電機驅動與控制實驗室”的設備，利用單片機對直流電動機和交流電動機的控制及各種特性。我重點研究的是直流電動機的閉環控制系統。通過本次設計，使同學順利完成學校制定的實踐教學任務。

單片機把通過測量元件、變送單元和A／D轉換接口送來的數字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后，對其偏差按某種控制算法進行計算，所得數字量輸出信號經D／A轉換接口直接驅動執行裝置，對控制對象進行調節，使其保持在設定值上。

在電氣時代的今天，電動機一直在現代化生產和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農業生產、交通運輸、國防、醫療衛生、上午與辦公設備，還是在日常的生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種，簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩，電壓、電流等物理量進行控制，而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多，但是，隨著現代步伐的邁進，人們對自動化的要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為主流。

國內外研究現狀

PID控制器最先出現在模擬控制系統中，傳統的模擬控制器PID控制是通過硬件（電子元件和液壓元件）來實現它的功能。隨著計算機的出現，把他一直到計算機控制系統中來，將原來的硬件實現的功能用軟件來代替，因此稱為數字PID控制器，所形成的一整套算術則稱為數字PID算術。數字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發展得力于微電子技術，電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制，形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統的應用，并正相全數字控制方向發展。電動機的驅動部分所用的功率器件經歷了幾次更新換代，目前開關速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現，脈寬調控方法、變頻技術在直流調速

由單片機作為電動機的控制器具有以下特點：

1．使電路更簡單。

模擬電路為了實現控制邏輯需要很多電子元件，使電路復雜。采用微機處理后，絕大多數控制邏輯可通過軟件來實現。

2．可以實現復雜的控制。

為基礎理由很強的邏輯功能，運算速度快、精度高，與大容量的存儲單元，因此有能力實現復雜的控制。

3．靈活性和適應性

微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規律，一般不必修改系統的硬件電路，只修改程序即可。在系統調試和升級時，可以不斷嘗試選擇最優參數，非常方便。

4．無需零點飄逸，控制精度高

數字控制不會出現模擬電路中經常出現的零點漂移問題。無論被控制量的大小，都可以保證足夠的控制精度。

5．可提供人機界面，多機聯網工作

現在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種，例如工業控制計算機、可編程控制器、數字信號處理器。

工業控制計算機科委功能強大，它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環境；但由于成本太高、體積大，所以只用于大型控制系統。

可編程控制器則正好相反，它只能完成邏輯判斷、定時、計數和簡單的運算。由于功能太弱，所以它只能用于簡單的電動機控制。

單片機介于工業控制計算機和可編程控制器之間，它有較強的控制功能，低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時，常常是再先滿足功能的需要的同時，優先選擇成本低的控制器。因此，單片機往往成為優先選擇的目標。從最近的統計數字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。

三、主要內容與待解決的問題

主要內容:

1、學習直流電動機原理及驅動技術，掌握數字PID控制技術；

2、完成相關設備的接口硬件設計；

3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；

4、系統聯合調試，寫出相應的使用說明。

現有條件： 直流電動機、直流發電機、MCS-51單片機、微型計算機

重點解決的問題：

利用數字PID技術實現對電動機的閉環控制

四、設計方法與實施方案

畢業設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識，利用與其配套的實驗箱，完成預期要解決的實驗項目和實訓項目，從而對其結果進行分析與總結，通過數字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料，完成畢業論文的撰寫。

五．進度計劃 畢業設計課題的相關資料的收集與整理，熟悉系統的相關操作和原理，完成開題報告。

第3周至第4周

系統學習直流電動機、直流發動機原理，完成硬件安裝與線路聯接。

第5周至第12周

系統學習數字PID控制技術、數字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；完成直流電動機閉環控制系統；

第13周至第14周

聯機調試；開始整理相關資料，撰寫使用說明書和畢業論文。

第15周至第16周

全面完成畢業設計，準備進行答辯

預期成果：通過該系統的設計開發，為實現直流電動機閉環控制系統數字化控制奠定基礎。

六、參考資料

[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京：科技出版社

[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京：北京航空航天大學出版社

[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社

[4] 郝鴻安. 常用數字集成電路應用手冊[M].北京：中國計量出版社

[5] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉. 8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社