Реферат: Микропроцессорные системы управления АМТС

Рисунок 3. Зависимость M_c = f ( L )

При подключении к источнику питания электромагнита 16 открывается управляемый им вакуумный клапан 15, в результате чего вакуумный ресивер соединяется с полостью 19 сервокамеры 20. Если же клапан 15 закрыт, то связь между вакуумным ресивером и полостью 19 сервокамеры прерывается. В случае подключения к источнику питания электромагнита 18 открывается приводимый им воздушный клапан 17, что приводит к соединению полости 19 сервокамеры с атмосферой. При закрытом клапане 17 эта связь прерывается.

Таким образом, при открытии клапана 15 увеличивается разрежение в полости 19 сервокамеры, а при открытии клапана 17, наоборот, уменьшается. Когда оба клапана закрыты, разрежение в полости 19 остается неизменным.

Рисунок 4. Структурная схема микропроцессорной системы управления сцеплением

В зависимости от разрежения в полости 19. сервокамеры меняется положение ее штока 21, и соответственно регулируется момент М_с , передаваемый сцеплением. Из рассмотрения зависимости М_с от перемещения L рычага привода сцепления (рисунке 3) следует, что момент М_с изменяется от нуля до значения М_{с тах} при перемещении рычага на 13 мм (полный ход рычага составляет 46 мм). Это учитывается алгоритмом системы управления.

Работой клапанов 15 и 17 (рисунок 2) управляет микропроцессорный электронный блок 11 управления, который вырабатывает необходимые команды для включения и выключения электромагнитов 16 и 18 в зависимости от сигналов, получаемых от датчиков частоты вращения 6, 2 и 24 соответственно коленчатого вала, ведомого элемента сцепления, ведомого вала коробки передачи и датчика 8 положения дроссельной заслонки карбюратора. Команду на принудительное выключение сцепления в процессе переключения передач микропроцессорное устройство вырабатывает при поступлении к нему сигнала от выключателя 10, контакты которого замыкаются, когда водитель прикладывает усилие к рычагу переключения передач.

Обработка информации, получаемой от всех элементов системы управления, выполняется центральным микропроцессором ЦПУ типа 8085 с тактовой частотой 2,2 МГц (рисунок 4). Он связан с программируемым постоянным запоминающим устройством ППЗУ с объемом памяти 2 кбайт и оперативным запоминающим; устройством ОЗУ с объемом памяти 256 байт.

В ППЗУ записывается программа алгоритма, контакты, стандартные программы и т. д. ОЗУ используется для записи результатов промежуточных вычислений, текущих значений измеренных величин и других данных, требуемых для функционирования микропроцессорной системы.

Работа системы в реальном масштабе времени, требуемая для выдачи в определенное время команд управления и организации временных задержек, реализуется таймером. Связь между управляющими элементами системы и силовыми исполнительными устройствами (электромагнитами клапанов) осуществляется через так называемые порты ввода-вывода и усилительные каскады. ОЗУ, порты ввода-вывода и таймер выполнены в виде одной большой интегральной схемы (БИС) типа 8156.

Микропроцессоры могут обрабатывать сигналы только в виде двоичного цифрового кода. В связи с этим сигналы от датчиков частоты вращения п_к коленчатого вала, частоты вращения п_с ведомого вала сцепления и частоты вращения n_п ведомого вала. коробки передач, имеющие вид последовательности импульсов, вначале с помощью ПЧН преобразуются в аналоговый сигнал (напряжения постоянного тока соответственно U_K , U_c , U_a ), а затем с помощью АЦП преобразуются в двоичный код. Также с помощью АЦП осуществляется преобразование аналогового сигнала датчика положения дроссельной заслонки (потенциометра) в цифровой двоичный код. Работой АЦП и ППЗУ управляют ключевые элементы, входящие в микросхему типа 8212.

Для исключения нечеткой работы системы управления в режиме принудительного выключения сцепления, возможной при «дребезге» контактов выключателя ВС сцепления, используется устройство с элементом задержки разрыва цепи ЭЗ.

Рисунок 5. Зависимость угла α открытия дроссельной заслонки от частоты вращения п_ц

Основной задачей системы управления является регулирование по заданному закону момента М_с в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, его ускорения .(замедления) и включения в коробке передач той или иной передачи.

Рисунок 6. Зависимости M = f ( n _К ) и M_c = f ( n_K ) для различных а при микропроцессорной системе управления сцеплением

В зависимости от угла открытия дроссельной заслонки микропроцессор рассчитывает «целевую» частоту вращения п_ц , которая тем выше, чем на больший угол а открыта дроссельная заслонка (рисунок 5). Система управления непрерывно сравнивает значение n_Ц с текущей частотой вращения n_Ki коленчатого вала и определяет знак разности n_Ki — n_ц . Если п_ц >п_{к i} , то система управления уменьшает момент М_с для того, чтобы снизить нагрузку на двигатель и увеличить частоту вращения п_к . Наоборот, при п_ц <п_{к i} значение М_с увеличивается и частота вращения п_к снижается.

Таким образом, в рассматриваемой системе управления параметром обратной связи для системы регулирования момента М_с является разность между истинной и целевой частотами вращения, причем последняя является функцией угла открытия дроссельной заслонки.

Особенность действия системы управления заключается в том, что при постоянстве угла открытия дроссельной заслонки процесс разгона автомобиля в период до окончания пробуксовывания сцепления будет протекать при постоянстве частоты вращения коленчатого вала, которая окажется равной значению п_ц для данного угла открытия заслонки. Величины моментов М_с в указанные периоды (рисунок 6, точки А, В, С и D) будут равны крутящим моментам двигателя М, развиваемым при данных значениях угла а и п_ц .

Рисунок 7. Изменение при разгоне автомобиля угла а, частот вращения п_к , n _ц и n _с , момента М_с я силы тока I ₁₆ и I ₁₈ в обмотках электромагнитов управления воздушным и вакуумным клапанами при микропроцессорной системе управления

Момент М_с возрастает по мере увеличения п_к , т. е. в конечном итоге рассматриваемая система управления обеспечивает получение именно такой зависимости M_с =f(n_к ), которая является оптимальной для автоматизации действия сцепления. После окончания пробуксовывания сцепления, определяемого системой управления путем сравнения сигналов от датчиков 2 и 6 (рисунок 2), поступает команда на блокировку сцепления при t=t_бл (рисунок 7). Благодаря этому уменьшается износ узлов привода сцепления и, в первую очередь, его выжимного подшипника.

Ввиду неизбежного запаздывания в срабатывании исполнительных механизмов по отношению к изменению частоты вращения коленчатого вала для получения качественного процесса регулирования момента М_с необходимо исключить режимы работы двигателя без нагрузки, поскольку это приведет к чрезмерно высокому темпу изменения частоты вращения его вала.

Для удовлетворения данного требования в системе управления предусмотрено частичное включение сцепления, как только водитель откроет дроссельную заслонку на небольшой угол. Это достигается путем принудительного кратковременного открытия клапана 17 (рисунок 2) на 0,15 с несмотря на то, что в данный период n_к <n_ц . В результате последующее увеличение п_к будет происходить при наличии нагрузки на двигателе, создаваемой частично включенным сцеплением.

Для плавного изменения момента М_с при его регулировании, осуществляемом открытием и закрытием клапанов 15 и 17, должны быть исключены значительные колебания разрежения в полости 19 сервокамеры 20. В рассматриваемой системе управления это достигается вследствие непрерывно повторяющегося открытия и закрытия на короткие периоды данных клапанов. При этом увеличение момента М_с реализуется за счет того, что общая продолжительность открытого состояния клапана 17 оказывается больше общей продолжительности открытого состояния клапана 15. Если же необходимо уменьшить момент М_с , то это обеспечивается вследствие увеличения общей продолжительности открытого состояния клапана 15 (по сравнению с клапаном 17). После того как значение М_с устанавливается на заданном уровне, оба клапана закрываются.

Если во время разгона автомобиля водитель постепенно увеличивает открытие дроссельной заслонки, то это приводит к повышению «ц, вследствие чего и частота вращения п_к при разгоне автомобиля также возрастает.

При этом для повышения момента М_с система управления по мере повышения частоты вращения п_к увеличивает общее время открытого состояния воздушного клапана 17, через который полость 19 сервокамеры соединяется с атмосферой. Работа клапанов корректируется также в зависимости от значения ускорений (замедлений) коленчатого вала и ведущего вала коробки передач. По мере увеличения п_к возрастает продолжительность импульсов тока I₁₈ (рисунок 7), проходящего через обмотку электромагнита 18 (рисунок 2), и уменьшается продолжительность импульсов тока I₁₆ , проходящего через обмотку электромагнита 17. В результате относительная продолжительность открытого состояния воздушного клапана возрастает, а вакуумного клапана 15 — снижается, что и обеспечивает требуемое увеличение М_с при повышении п_к .