基于STM32的发动机综合测控系统设计与实现

【摘要】在我国经济实力逐渐增强的大背景下，民众经济条件日益宽裕，汽车作为最便捷的私人交通工具在日常生活中越来越多的得到普及。与此同时，城市空气污染严重，交通事故频发等负面影响也随之加剧。因此，人们对汽车的动力性、安全性、经济性和环保节能等方面提出了更高的要求。发动机被喻为汽车的心脏，对汽车的性能有着决定性的影响。除了从结构设计、制造工艺和电子控制等方面对其进行改进优化外，有关性能及可靠性的测试工作也对发动机的性能起到了至关重要的作用。发动机测试系统是对发动机的各类性能及可靠性进行测试的主要手段。本研究在实验室现有的软硬件条件基础上，设计了一套以STM32芯片为核心，基于参数自整定模糊PID控制算法的发动机综合测控系统。首先，本文针对当前国外关于发动机测试的相关研究现状作了详细的介绍，对目前国内各研究机构及高校的研究成果进行了对比和列举，并在此基础上阐述了本研究所做工作的内容和意义。其次，本文对系统的物理设备组成及相应的工业要求做了初步介绍，对系统需要实现的测试项目、相关的测试参数、相应的控制参数以及需要达到的测试标准进行了细致的说明；将系统物理结构简化为测功机、发动机及其联动装置的组合体，并对此进行了数学建模分析；在综合分析各类先进控制算法优缺点的基础上，完成了参数自整定模糊PID控制器的设计，并应用MATLAB软件进行仿真检验。然后，本文完成了测控系统中央控制器的硬件电路设计，包括系统供电电路、STM32芯片的外围功能电路、油门执行器驱动电路与电涡流测功机驱动电路以及温度、压力、转速、转矩等性能参数的采集调理电路，并对系统硬件可靠性设计方面所做的工作进行了较为详细的归纳总结。最后，本文通过Keil软件完成了中央控制器基础软件系统的编写，包括主程序的设计，算法控制器的实现以及PWM输出、ADC、通信等相关功能子程序的函数调用和流程设计；通过MCGS组态软件对基于北京昆仑通态触控屏的人机界面进行了制作。同时，对系统软件可靠性设计做了简要的介绍。
【作者】陈磊；
【导师】暨仲明；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】发动机测试；参数自整定；模糊PID；STM32；驱动调理电路；人机界面；

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