基于嵌入式的发动机冷却系统智能控制器的研究

【摘要】：汽车发动机冷却系统是影响发动机效率和安全性的关键因素之一。为了提高汽车发动机的运行效率、延长发动机的使用寿命、改善燃油的经济性、降低排气污染,针对传统的汽车发动机冷却系统存在的结构和控制不完善等问题,本文提出并设计了基于模糊控制的汽车发动机冷却系统控制器。该控制器是采用智能控制与微处理器相结合的方式来控制汽车发动机冷却控制系统,使其在复杂工况条件下,都能达到最佳的冷却液温度。 本文首先介绍了发动机冷却系统的组成和原理,并且分析了发动机冷却系统各部件的数学模型,根据发动机冷却系统的实际应用的要求设计了包含控制器在内的发动机冷却系统的总体结构。其次,针对发动机冷却系统具有时变性、不确定性和非线性的特点,研究了智能控制与传统控制相结合的模糊PID控制策略,并且对模糊PID控制器进行了详细的设计,其中包括了输入和输出变量模糊化、隶属函数的确定、模糊规则设计和绘制模糊控制表。完成了控制器的软硬件设计,硬件系统采用AVR mega16为核心的微处理器和以SG3525芯片为核心的驱动单元构成。软件部分完成了基于C语言的模糊PID算法、数据采集、AD和DA程序。由此,模糊PID控制器实现了实时的数据采集,并且能够经过模糊PID运算后输出相应的控制量。最后,完成了基于各种工况变化的情况下,对模糊PID控制器进行了模拟验证。结果表明在较大工况范围变化引起对象特性变化的情况下,系统能够长时间稳定地运行,能取得很好地控制控制效果,满足工程要求,提高了控制精度。