车辆电子控制技术--详细介绍

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车辆电子控制技术
作者:冯国胜
书名:车辆电子控制技术
定价:¥ 175 元
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开本: 16K
标准书号: 978-7-03-065578-3
字数(千): 
页数: 400
出版日期: 2020-7-13
发行号: TN-1809.0101
装帧: 平装
点击热度: 431
最新印刷日期:    
 
编辑推荐
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获奖情况
...........................................................................................................................................
 
图书介绍
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  本书系统地介绍美国飞思卡尔(Freescale)公司的DSP56F807、MPC555和美国德州仪器(TI)公司的TMS320F2812在柴油机电子控制系统开发、柴油机电子控制系统控制策略、电控单体泵柴油机优化标定、高压共轨柴油机燃油喷射系统模糊控制、汽车CAN总线控制系统、车载故障诊断检测系统、动力电源管理系统、混合动力汽车能量管理系统和混合动力汽车电动机控制系统方面的开发及应用实例。本书根据作者多年的工程实践、教学和科研成果撰写,将理论和实际相结合,使读者对车辆电子控制系统研发有一个较为全面的了解,具有很强的实用性。
  本书适合高等学校机械工程、电气工程、车辆工程专业的教师、研究生、高年级本科生和相关专业的工程技术人员阅读及参考。
 
前言
...........................................................................................................................................
  汽车是一种方便快捷的交通工具,当今我国汽车产销量稳居全球第一位。汽车在消耗大量能源的同时也带来了严重的环境污染问题,实现汽车的节能环保既是世界汽车发展的永恒主题,也是我国汽车工业实现与社会协调发展面临的现实问题。近年来,电子控制技术在解决汽车油耗、排放、安全等问题方面起着越来越重要的作用,大大推动了汽车工业的发展。汽车电子控制技术的研究成果在节能环保、高端装备制造和新能源汽车等战略性新兴产业中具有广阔的应用前景。
  本书是作者十多年来从事汽车电子控制技术研究的成果,其中大部分实例经过了验证,成功地解决了多家企业的技术问题。本书重点介绍飞思卡尔(Freescale)公司的DSP56F807、MPC555和德州仪器(TI)公司的TMS320F2812在汽车电子控制技术方面的开发及应用实例。
  感谢国家自然科学基金项目(项目编号:11272220)、国家科学技术学术著作出版基金资助项目(项目编号:2018­E­085)、河北省自然科学基金项目(项目编号:F2004000428、E2009000925、E2014210050)、河北省科技支撑计划项目(项目编号:10212118D、17392202D、18212201D、18042211Z)、河北省引进留学人员项目(项目编号:C2015005019)和河北省研究生课程建设项目(项目编号:KCJSX2017064)的资助。期望拙著能够给机械、车辆和电气界各位同人在车辆电子控制技术方面提供点滴的启发和帮助。
感谢在天津大学和中国汽车技术研究中心博士后期间的合作导师姚春德教授和李孟亮研究员在柴油机排放监测方面的指导,感谢在美国北卡罗来纳大学访问学者期间的合作导师艾哈迈德·苏莱曼(Ahmed Soliman)教授在混合动力汽车参数匹配方面的指导。
  感谢北京理工大学张幽彤教授、山东大学程勇教授、河北工业大学关玉明教授在百忙之中为本书审稿并提出了许多宝贵意见。
  在本书的写作过程中,作者查阅和参考了一些国内外文献,在此谨向这些文献的作者、编者表示衷心的感谢。
  作者课题组成员及吴汗生、周玮、冯丽沙、牛晓燕、邓伟、杜飞、甄苗苗、马良、孙先赏、袁新华、于海征、彭超亮、钱超等研究生也承担了本书的部分编写工作,贾素梅研究员对书稿进行了校订,在此一并表示感谢。
  由于作者水平有限,本书不足之处敬请读者批评指正。作者的邮箱地址:fguosheng@stdu.edu.cn。

                                                            作  者

 
图书目录
...........................................................................................................................................
第1章  绪论    1
1.1  汽车电子技术概述    1
1.1.1  汽车电子技术发展的原因    1
1.1.2  汽车电子技术的发展趋势    1
1.1.3  汽车电子技术对汽车工业的影响    2
1.2  汽车电子控制系统    3
1.2.1  汽车电子控制系统组成    3
1.2.2  汽车电子控制系统工作原理    4
1.2.3  汽车电子控制单元(ECU)    4
1.3  电子控制系统的共性问题    6
1.3.1  传感器    7
1.3.2  执行机构    8
1.3.3  系统模型    8
1.3.4  主要控制技术    9
参考文献    11
第2章  基于DSP的柴油机电子控制系统开发    13
2.1  DSP56F807数字信号处理器概述    13
2.1.1  微处理器的选型    13
2.1.2  DSP56F807的内核特点    13
2.1.3  DSP56F807的存储器特性    15
2.1.4  DSP56F807的外部设备模块    15
2.2  电子控制系统总体设计    16
2.3  信号采集模块    17
2.3.1  曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器    17
2.3.2  齿杆位移传感器及信号处理电路    18
2.3.3  温度传感器及信号处理电路    18
2.3.4  压力传感器及信号处理电路    19
2.4  外围电路    19
2.5  电源模块    21
2.6  输出驱动模块    21
2.7  用C语言开发DSP    23
2.7.1  DSP56F807的开发工具    23
2.7.2  ADC    24
2.7.3  定时器和中断控制    25
2.7.4  PWM    27
2.7.5  SCI串口发送模块    28
2.7.6  监控程序    29
2.8  抗干扰设计    30
参考文献    30
第3章  柴油机电子控制系统控制策略    31
3.1  执行器控制在柴油机电子控制系统中的作用    31
3.2  基于DSP的电液式执行器控制    32
3.2.1  电液式执行器的工作原理与结构    32
3.2.2  电液式执行器数学模型    32
3.2.3  基于DSP控制的电液式执行器实验    34
3.3  基于DSP的电磁式执行器控制    35
3.3.1  电磁式执行器的结构和性能    36
3.3.2  电磁式执行器数学模型    38
3.4  电磁式执行器的传统PID控制    39
3.5  基于遗传算法的PID整定    42
3.5.1  基于遗传算法的PID整定原理    43
3.5.2  基于实数编码遗传算法的PID整定    44
3.6  模糊自适应整定PID控制    46
3.6.1  模糊自适应整定PID控制原理    46
3.6.2  电磁式执行器模糊自适应整定PID控制仿真    49
3.6.3  电磁式执行器模糊自适应整定PID控制实验    52
3.7  基于CMAC与PID的并行控制    54
3.7.1  CMAC的设计方法    55
3.7.2  CMAC与PID复合控制算法    56
3.7.3  CMAC与PID复合控制仿真    57
参考文献    59
第4章  电控单体泵柴油机优化标定    60
4.1  人工神经网络理论    60
4.1.1  神经网络的基本概念    60
4.1.2  BP神经网络    61
4.2  神经网络建模    64
4.2.1  柴油机性能模型    64
4.2.2  训练样本的处理    66
4.2.3  神经网络设计    67
4.3  遗传算法简介    72
4.3.1  遗传算法的数学表达    73
4.3.2  遗传算法的运算过程    73
4.3.3  遗传算法的特点    74
4.4  柴油机性能模型的建立    75
4.4.1  多目标优化概述    75
4.4.2  遗传算法数学优化模型的建立    76
4.5  遗传算法优化的MATLAB实现    77
4.5.1  使用Direct Search Toolbox实现遗传算法优化    77
4.5.2  使用M语言实现遗传算法优化    79
4.6  遗传算法优化的C语言实现    82
4.7  发动机性能实验    84
4.7.1  HC4132UPS单体泵柴油机    85
4.7.2  发动机排放测试仪    86
参考文献    87
第5章   高压共轨柴油机燃油喷射系统模糊控制    88
5.1  高压共轨系统的组成和工作原理    88
5.2  高压共轨燃油喷射系统的组成    89
5.2.1  进油计量比例阀    89
5.2.2  高压油泵    89
5.2.3  共轨管    89
5.2.4  喷油器    90
5.3  电控单元(ECU)    91
5.4  建立模型方法    92
5.5  燃油控制方程的推导    92
5.6  共轨系统的数学模型    94
5.6.1  比例节流阀的数学模型    94
5.6.2  高压油泵的数学模型    97
5.6.3  共轨管的数学模型    99
5.6.4  喷油器液压系统模型    101
5.7  建立高压共轨系统的传递函数    109
5.8  系统的可控可观性分析    111
5.9  模糊自适应整定PID控制器设计    113
5.9.1  输入、输出量的变化范围及其论域    114
5.9.2  知识库    114
5.9.3  模糊推理    116
5.9.4  去模糊化    117
5.9.5  输出量的变换    118
5.10  模糊自适应整定PID仿真    119
5.11  仿真结果分析    121
5.11.1  阶跃响应特性    121
5.11.2  抗扰动抑制性    121
参考文献    122
第6章  汽车CAN总线控制系统    124
6.1  CAN总线技术的特点    124
6.2  整车CAN总线网络系统设计    125
6.2.1  汽车CAN总线内部局域网络    125
6.2.2  汽车CAN总线控制系统总体结构    126
6.3  动力传动系统总线网络设计    127
6.4  车身控制系统总线网络设计    127
6.5  CAN总线硬件总体设计    128
6.5.1  CAN总线网络结构    128
6.5.2  CAN总线智能节点总体设计    129
6.6  CAN 总线接口设计    130
6.6.1  MSCAN模块    130
6.6.2  CAN总线驱动器PCA82C250    130
6.6.3  CAN总线接口电路    131
6.6.4  开关量检测电路    132
6.6.5  车灯功率驱动电路    132
6.6.6  直流电动机驱动电路    133
6.7  CAN通信模块程序设计    134
6.7.1  初始化MSCAN模块    134
6.7.2  CAN发送程序设计    135
6.7.3  CAN接收程序设计    136
6.8  CAN总线网络协议    136
6.8.1  CAN总线报文结构    136
6.8.2  CAN总线传输特点    137
6.8.3  CAN总线应用层协议制定    138
6.9  控制节点软件设计    141
6.9.1  主控节点的软件设计    141
6.9.2  车灯节点的软件设计    142
6.9.3  车门节点的软件设计    142
6.9.4  电磁式执行器控制节点的软件设计    142
6.9.5  直流电动机节点的软件设计    143
6.10  CAN总线控制实验    143
6.10.1  基于CAN总线的车灯控制实验    144
6.10.2  基于CAN总线的电动机控制实验    144
6.10.3  电磁执行器控制试验    145
6.10.4  CAN总线协议优先级验证实验    146
参考文献    146
第7章  车载故障诊断检测系统    148
7.1  车载故障诊断系统    148
7.1.1  催化器性能检测系统    149
7.1.2  热电偶检测放大电路    150
7.1.3  氧传感器检测电路    151
7.2  数据采集系统软件设计    152
7.2.1  实时复合滤波    153
7.2.2  多通道配置    154
7.2.3  LabVIEW与DSP接口程序    154
7.2.4  USGR的温度标定    156
7.3  使用TCP/IP协议实现HORIBA浓度数据的采集    158
7.3.1  HORIBA指令系统及频率设定    158
7.3.2  TCP/IP通信    160
7.3.3  HORIBA反馈数据处理    161
7.3.4  数据融合、实时显示及同步保存    161
7.4  氧传感器性能检测系统软件开发    163
7.4.1  氧传感器及其应用    163
7.4.2  氧传感器输出电压信号检测    165
7.4.3  内阻及过渡时间检测程序    167
7.4.4  催化器老化指数    169
7.4.5  小波变换的基本原理     169
7.4.6  信号特征向量和相关系数    171
7.4.7  催化器相关性分析    171
7.5  检测系统实验    174
7.5.1  USGR与HORIBA联合数据采集系统实验    174
7.5.2  氧传感器输出信号电压值检测    176
7.6  发动机失火监测    177
7.6.1  发动机失火产生原因及危害    177
7.6.2  发动机失火诊断方法    177
7.6.3  发动机失火诊断使能条件    178
7.6.4  利用做功时间差诊断发动机失火    178
7.6.5  发动机失火诊断程序    179
7.7  基于无线网络的OBD系统    181
7.7.1  系统方案设计    181
7.7.2  监测站数据库    181
7.7.3  系统硬件设计    183
7.7.4  系统软件设计    185
7.7.5  协调器和车载终端组网实验    187
参考文献    189
第8章  动力电源管理系统    191
8.1  电池均衡管理系统硬件设计    191
8.1.1  电压采集电路设计    191
8.1.2  电流采集电路设计    192
8.1.3  温度采集电路设计    193
8.1.4  A/D输入保护电路    195
8.1.5  CAN接口电路设计    195
8.1.6  电感式双向均衡电路    196
8.1.7  变压器均衡电路    198
8.1.8  通信接口电路    198
8.2  电池均衡管理系统软件设计    200
8.2.1  软件系统总体设计    200
8.2.2  电池组电压、电流采集程序    201
8.2.3  电池组温度信号采集程序    203
8.2.4  均衡控制程序设计    203
8.2.5  基于LabVIEW的通信模块    204
8.2.6  以太网通信    206
8.2.7  IP模块    206
8.2.8  TCP模块    207
8.3  均衡系统模型建立及系统仿真    209
8.3.1  电池模型的选用    209
8.3.2  均衡系统的控制策略    210
8.3.3  建立均衡电路的Simulink模型    211
8.3.4  充电状态均衡仿真    212
8.3.5  放电状态均衡仿真    214
8.3.6  电阻均衡方案对比仿真    216
8.3.7  仿真结果分析    219
8.4  动力电池均衡管理系统实验    219
8.4.1  单体电池电压测量实验    219
8.4.2  电池组电流测量实验    220
8.4.3  电池均衡实验    220
8.4.4  网络通信实验    221
8.5  车辆复合电源系统设计    223
8.5.1  车辆辅助供电系统硬件电路设计    224
8.5.2  节气门开度信号调理电路设计    225
8.5.3  驱动电路设计    226
8.5.4  超级电容电流检测电路设计    229
8.5.5  车辆复合电源系统软件设计    231
8.5.6  控制方法及充放电控制设计    232
8.5.7  超级电容电流检测软件设计    234
8.6  车辆复合电源系统仿真    234
8.6.1  超级电容充电性能仿真    235
8.6.2  复合电源性能仿真    236
8.6.3  驱动电路模块Simulink建模与仿真    238
8.7  车辆复合电源系统测试    242
8.7.1  超级电容放电电流测试    242
8.7.2  超级电容充电时间检测    243
8.7.3  系统充放电测试    244
参考文献    247
第9章  混合动力汽车能量管理系统    248
9.1  混合动力汽车建模    248
9.1.1  发动机模块    248
9.1.2  驱动电动机模块    250
9.1.3  蓄电池模块    252
9.1.4  变速器模块    253
9.1.5  主减速器模块    255
9.1.6  车轮模块    256
9.1.7  整车行驶模块    258
9.1.8  燃油经济性计算    260
9.2  控制策略的设计    262
9.2.1  电动机辅助控制策略    262
9.2.2  动态转矩协调控制策略    264
9.2.3  基于发动机效率的模糊控制设计    266
9.3  控制策略的仿真结果与分析    270
9.3.1  ADVISOR软件应用界面    270
9.3.2  控制策略的嵌入    272
9.3.3  CYC_UDDS工况下的仿真    274
9.4  混合动力客车动力参数匹配及建模    280
9.4.1  混合动力客车结构形式选择    280
9.4.2  发动机模型建模    281
9.4.3  驱动电动机匹配与建模    282
9.4.4  客车变速器模型    284
9.4.5  客车主减速器模型    284
9.4.6  客车车轮模型    284
9.4.7  客车整车行驶模型    284
9.5  复合电源匹配及建模    289
9.5.1  复合电源结构分析    289
9.5.2  复合电源需求功率分析    290
9.5.3  铅酸蓄电池参数匹配    292
9.5.4  铅酸蓄电池建模    294
9.5.5  超级电容参数匹配    297
9.5.6  超级电容建模    298
9.5.7  DC­DC转换器建模    300
9.5.8  功率总线模型    302
9.5.9  复合电源工作模式分析    302
9.5.10  逻辑门限控制策略    303
9.5.11  模糊控制策略    304
9.6  复合电源仿真分析    311
9.6.1  建立并联混合动力汽车顶层模块    311
9.6.2  m文件和mdl文件修改及调用    312
9.6.3  复合电源整车仿真    313
9.6.4  复合电源和单一电源结果比较分析    315
参考文献    319
第10章  混合动力汽车电动机控制系统    321
10.1  永磁无刷直流电动机数学模型    321
10.1.1  电压方程    321
10.1.2  转矩方程    322
10.1.3  传递函数模型    323
10.2  永磁无刷直流电动机控制策略    324
10.2.1  模糊控制策略    324
10.2.2 模糊控制器的MATLAB仿真    325
10.2.3  仿真结果    327
10.3  永磁无刷直流电动机控制系统硬件设计    328
10.3.1  主控芯片MPC555简介    331
10.3.2  MPC555外部电路    331
10.3.3  供电电源电路    332
10.3.4  功率驱动电路    333
10.3.5  霍尔信号检测电路    334
10.3.6  PWM信号处理电路    337
10.3.7  控制信号输入电路    337
10.3.8  保护电路    339
10.3.9  端口名称及定义    340
10.3.10  PCB设计的一般流程    341
10.3.11  永磁无刷直流电动机控制系统PCB设计    341
10.4  永磁无刷直流电动机控制系统软件设计    342
10.4.1  主程序和初始化程序    342
10.4.2  位置检测子程序    343
10.4.3  定时测速子程序    343
10.4.4  斜坡控制器程序    345
10.4.5  PID调速程序    345
10.4.6  中断程序设计    347
10.4.7  故障诊断程序    348
10.4.8  基于LabVIEW的图形界面设计    349
10.5  永磁同步电动机数学模型    351
10.5.1  定义坐标系    351
10.5.2  坐标变换    351
10.5.3  电动机数学模型    352
10.6  永磁同步电动机矢量控制原理    353
10.6.1  SVPWM控制技术    355
10.6.2  空间矢量定义    355
10.6.3  电压矢量的作用时间    356
10.6.4  相邻电压矢量的作用顺序    358
10.7  DSP2812的最小系统硬件设计    359
10.7.1  电源电路设计    360
10.7.2  时钟电路设计    362
10.7.3  复位电路设计    362
10.7.4  JATG接口电路设计    362
10.8  永磁同步电动机控制系统硬件设计    363
10.8.1  ADC信号调理电路设计    365
10.8.2  正交脉冲信号调理电路    365
10.8.3  霍尔信号调理电路    367
10.8.4  SVPWM驱动调理电路    367
10.8.5  电流采集电路    367
10.9  永磁同步电动机矢量控制软件设计    369
10.9.1  初始化程序和主程序    370
10.9.2  系统中断程序    371
10.9.3  电动机起动与扇面判断程序    372
10.9.4  角度和转速采集程序    373
10.9.5  电流环和速度环PI程序    374
10.9.6  SVPWM实现程序    376
10.10  电动机控制系统实验与分析    378
10.10.1  永磁无刷直流电动机控制系统实验    378
10.10.2  永磁同步电动机控制系统实验    381
参考文献    383
 
 
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