汽车电子控制系统和配件识别

汽车电子控制系统及配件识别

一、汽车电子控制系统

随着汽车工业的发展，汽车电子控制技术也在不断的发展和完善，汽车电子控制的类型、项目越来越多，功能、手段越来越先进，进入了一个迅速发展的阶段。

（一）汽车电子控制系统的类型

1．按汽车的总体结构分类

汽车电子控制系统可分为：发动机电子控制系统、底盘电子控制系统和车身电子控制系统三大类。

2．按控制功能分类

汽车电子控制系统可分为：动力性、安全性、舒适性和娱乐通讯信息控制四种类型，其控制系统和主要控制项目见表4-12。

表4-12 汽车电子控制系统主要控制项目

每一个控制系统可以由各自的电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）单独控制，也可由几个系统组合起来用一个ECU进行控制。在不同车型上，其组合形式和控制功能不尽相同。在所有汽车电子控制系统中，发动机控制系统的结构组成最复杂、控制项目最多、控制功能最强，因此通常将发动机ECU称为主ECU。

（二）汽车电子控制系统的控制方式

汽车电子控制系统是由传感器、信息处理器和执行器三部分组成，如图4-80所示。

传感器的功用是采集各种信息，信息处理器

（即电子控制器ECU）的功用是分析处理传

感器采集得到的各种信号，并向受控装置

（即执行器）发出控制指令，执行器的功用

图4-80电子控制系统的组成

在汽车电子控制系统中，虽然实现相同控制目标或达到相同控制目的所设计的传感器和执行器并无实质性区别，但是电子控制器ECU的设计却千差万别。

1．

在控制系统中，如果输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，该系统就称为开环控制系统。在汽车电子控制系统中，燃油喷射式发动机的启动工

图4-81所示为一开环速度控制系统，它是根据控制信号的大小和方向来控制负载转速的高低和方向。其原理是控制信号经电子放大器放大后，向电液控制阀输出一定大小的电流，控制阀就控制一定流量的传动液供给液压泵带动负载以一定的转速运转。这个系统对被控制量（负载转速）不进行任何检测，仅仅根据控制信号来对负载进行控制。

图4-81

(a)系统原理图 (b)系统方框图

2．

在控制系统中，凡是系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，就称为闭环控制系统。换句话说，反馈控制系统就是闭环控制系统。“闭

在图5-1-3所示的开环控制系统中，如果引入反馈回路，即用测速发电机直接检测被控制量（负载转速），然后反馈到输入端，则就构成一个闭环控制系统，如图4-82所示。控制信号（输入信号）和反馈信号之差，称为偏差信号。偏差信号输入控制器后，通过控制和调节作用来减小系统的误差，使系统的输出量趋于所希望的给定值，即通过反馈作用来减小系

图4-82 闭

(a)系统原理图 (b)系统方框图

闭环控制系统的突出优点是精度较高。无论什么干扰，只要被控制量的实际值偏离给定值，由于采用了反馈，对外界扰动和系统内部参数变化引起的偏差，系统就会产生调节作用

来减少这一偏差，因此，可以采用精度不太高而成本比较低的元件组成一个比较精确的控制

素存在，如果配合不当就可能导致系统产生振荡（等幅振荡或变幅振荡），从而使系统不能

中氧离子的浓度；爆震传感器安装在发动机缸体上，用来检

自适应控制系统就是随着环境条件或结构参数产生不可预计的变化时，系统本身能够自

行调整或修改系统的参数值，使系统在任何环境条件下都保持有满意的性能的控制系统。换

根据参数值的调节方式不同，自适应控制可分为前馈自适应控制和反馈自适应控制两种

（1）前馈自适应控制在自适应控制系统中，如果通过可测信号能够观测到过程特性的

改变，并且预先知道如何根据这些信号来调整控制器，这种系统就称为前馈自适应控制系统，

又称为开环自适应控制系统，如图4-83所示。该系统的显著特点是没有从闭环内部引出信

图4-83 前馈自适应控制系统框图图4-84 反馈自适应控制系统框图在汽车电子控制系统中，为了适应海拔高度、工作温度等参数的变化，控制系统通常采用前馈自适应控制，因为利用气压计和温度计等测量仪表即可测量出这些参数的变化量，并

且可在控制器中预先设

（2）

而根据系统的输入、输出信号等参数能够计算出输入控制器的参数，使之适应过程变化的系

统，称为反馈自适应控制系统，如图4-84

另一类是模型参考自适应控制系统，控制框图如图4-86所示，模型参考自适应系统是

自己决定一个动态模型，希望系统也能符合这个标准，若不符合就改变参数，使闭环响应接

近于参考模型的响应。这个模型可以是一个物理模型，也可以是计算机中的模拟系统。显然，

模型参考自适应系统不是测量对象或环境的特性变化，而是比较本系统的输出和模型输出的

图4-85自寻最优自适应控制系统框图图4-86模型参考自适应控制系统框图4．

一个熟练的操作人员和自适应控制系统之间的差别主要是：操作人员认识熟悉的输入，

而且能够运用过去学习到的经验按最佳的状态进行操作。自适应控制系统在任何环境变化时

改变信号，使系统性能保持最佳。如果一个系统能够认识一些熟悉的情况和特点，而且能够

动机进入和该工作条件相同的工况时，则使用已存储的偏差去修正控制值，从而将被控参数

5．

现代控制理论的发展和数学有着密切的关系。无论是采用经典控制理论还是采用现代控制理论去设计一个自动控制系统，都需要建立被控对象的数学模型，要知道模型的结构、阶次、参数等等。在此基础上合理地选择控制方式、进行控制器的设计。然而大量的实践告诉我们，在许多情况下，由于被控对象的控制过程复杂，控制机理有不明之处，缺乏必要的检测手段或测试装置不能进入被测试区域等种种原因，致使无法建立被控过程的数学模型。

研究表明，人的控制一般建立在直观和经验的基础上，这种方法可以看作是一组探索式

①人的大脑在判定过程中，具有“不精确”的固有特性，人的控制动作往往是不稳定、

②操作人员不但能对温度、高度等简单的度量作出反应，而且能对颜色、气味、声音等复杂的度量模式和一些无法度量的量进行观察，并且能够迅速的作出反应。虽然这些观察具有主观性，但是作出控

模糊控制就是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊语言变量、模糊集合以及模糊逻辑推理作为控制算法的数学工具，用计算机来实现的一种智能控制。模糊控制系统框图如图4-87

图4-87 模糊控制系统框图

由图可见，模糊控制系统的结构和一般的计算机数字控制系统基本类似，有所不同的是控制器为模糊控制器。模糊控制系统既是一个数字计算机控制系统，控制器由计算机实现控制，需要A／D和D／A转换接口，以实现计算机和模拟环节的连接，也是一个闭环反馈控

制系统，被控制量要反馈到控制器，和设定值相比较，根据误差信号进行控制。

利用计算机实现人的控制经验是模糊控制的基本思想，而人的控制经验一般是由语言来表达的，这些语言表达的控制规则又带有相当的模糊性。如人工控制控制车速的快慢时，车速客观上是一个精确量，但人脑对车速的判别却带有模糊特征，因此，我们要用模糊语言确定模糊控制规则：如“车速很高”、或“车速比较高”、或车速略高”、或“车速适当”、或“车速略低”、或“车速比较低”、或“车速很低”等等。这些规则的形式正是模糊条件语句的形式，可以用模糊数学的方法来描述过程变量和控制作用的这些模糊概念及它们之间的关系，又可根据这种模糊关系及某时刻过程变量的检测值（需化成模糊量），用模糊逻辑推理的方法得出此时刻的控制量。由于模糊控制器的模型不是由数学公式表达的数学模型，而是由一组模糊条件语句构成的语言形式，因此模糊控制器又称模糊语言控制器。由于模糊控制器的模型是由带有模糊性的有关控制人员和专家的控制经验和知识组成的知识模型，是基于知识

在对汽车的控制中，我们知道有些情况（如燃气混合过程、缸内燃气燃烧过程等）的过程是很难找到其精确的模型，即使能找出模型，但通常会因模型过于复杂而很难用于实时控制。利用模糊控制方法，则不需要预先知道过程精确的数学模型。在控制过程中，首先要把各种传感器测出的精确量转化成适合于模糊运算的模糊量，然后将这些量在模糊控制器中进行运算，最后再将运算结果中的模糊量转化为精确量，以便对各执行元件进行具体的操作控制。

二、主要电子控制系统和部件识别

（一）发动机电子控制系统（EECS）