汽油机怠速滑模控制策略及其SIMULINK实现

发布时间：2017-06-03 23:06

  本文关键词：汽油机怠速滑模控制策略及其SIMULINK实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：怠速是汽油机的一种重要工况,怠速控制是汽油机控制的最重要内容之一。本文研究了如何利用滑模控制方法来实现汽油机的怠速控制问题。 论文首先综述了国内外研究汽油机怠速控制的各种先进控制策略,并介绍了滑模控制和神经网络的基本理论。之后,针对怠速传递函数简化模型的不足,选择了丹麦技术大学提出的高精度的汽油机怠速平均值模型,该模型在整个运行域上只有2～3%的误差,对同一汽油机采用不同进气歧管和喷油系统时也具有相同精度水平。接着,在不同负载下进行怠速仿真,获得汽油机怠速稳态工作点;用它离线训练BP神经网络,并在SIMULINK下生成BP神经网络模型,在控制仿真中由该BP神经网络在线计算怠速稳态工作点。然后,论文采用小偏差法对该模型在各稳态工作点进行线性化处理,并在SIMULINK下构建汽油机怠速在线仿真模型。 在上述工作基础上,论文分别研究了三种怠速控制方法:(a)基于趋近率的滑模控制、(b)RBF神经滑模控制、(c)基于RBF神经网络的等效滑模控制,以减少或消除滑模控制固有的抖振;设计了控制器:构建了仿真系统;选择了点火提前角和怠速阀占空比二种控制变量:对(b)方法进行了SIMULINK仿真,对(c)方法进行了MATLAB仿真;在空载及六种不同类型的典型负载、空燃比和点火提前角均附加随机噪声的条件下,对(a)方法进行了SIMULINK仿真。结果表明:从控制变量上看,点火提前角仅适合于小负载情况,怠速阀占空比可适合于大负载情况;从控制性能看,三种方法都具有良好的鲁棒性,(b)和(c)的控制精度高于(a)且能消除抖振,但系统的动态品质差,过渡过程时间长,超调量大。这是因为RBF神经网络需一定时间来调整权值、基函数中心和宽度,故对此需进一步研究。
【关键词】：汽油机 怠速控制 滑模控制 RBF神经网络 趋近率
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK41
【目录】：

• 中文摘要2-4
• 英文摘要4-6
• 中文目录6-8
• 英文目录8-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 汽油机怠速系统原理11-13
• 1.3 怠速控制方法研究13-18
• 1.3.1 怠速控制的研究现状13-17
• 1.3.2 本文采用的控制方法17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 2 滑模控制和神经网络的基本理论19-34
• 2.1 滑模控制理论与设计方法19-26
• 2.1.1 滑模控制基本原理19-21
• 2.1.2 滑模控制的抖振问题21-23
• 2.1.3 滑动模态的存在和到达条件23-24
• 2.1.4 等效控制及滑动模态方程24-25
• 2.1.5 滑模控制器的设计方法25
• 2.1.6 滑模控制的特点25-26
• 2.2 神经网络理论26-34
• 2.2.1 BP神经网络理论26-30
• 2.2.2 RBF神经网络理论30-34
• 3 汽油机怠速控制模型34-48
• 3.1 国内外汽油机怠速模型的回顾34-39
• 3.1.1 国内汽油机怠速模型34-35
• 3.1.2 国外汽油机怠速模型35-39
• 3.2 汽油机怠速模型的建立39-48
• 3.2.1 误差及稳定工作点41-42
• 3.2.2 怠速系统的仿射非线性方程42-44
• 3.2.3 汽油机怠速模型的线性化44-45
• 3.2.4 汽油机怠速SIMULINK仿真模型的创建45-48
• 4 汽油机怠速的基于趋近率的SMC48-69
• 4.1 建立汽油机怠速系统稳态工作点MAP表48-53
• 4.1.1 BP学习算法48-51
• 4.1.2 稳态工作点的获取51-52
• 4.1.3 BP神经网络的训练52-53
• 4.2 趋近率方法53-54
• 4.3 控制量的选择54-55
• 4.4 滑模控制器的设计55-56
• 4.5 汽油机怠速滑模控制的SIMULINNK仿真56-69
• 4.5.1 点火提前角的控制56-62
• 4.5.2 怠速阀的控制62-69
• 5 RBF神经网络与怠速滑模控制69-81
• 5.1 怠速的RBF神经网络等效滑模控制69-74
• 5.1.1 控制算法69-70
• 5.1.2 MATLAB仿真70-74
• 5.2 汽油机怠速的RBF神经滑模控制74-81
• 5.2.1 RBF神经滑模控制算法74-75
• 5.2.2 编写S函数75-76
• 5.2.3 进行SIMULINK仿真76-81
• 6 基于Stateflow的汽油机怠速控制系统仿真81-91
• 6.1 控制方法的选择81-82
• 6.2 Stateflow介绍82-83
• 6.2.1 有限状态机原理82-83
• 6.2.2 Stateflow的元素83
• 6.2.3 Stateflow和SIMULINK的结合83
• 6.3 Stateflow的设计83-87
• 6.3.1 创建Stateflow模型83-86
• 6.3.2 定义图表模型仿真参数86-87
• 6.4 SIMULINK仿真87-91
• 7 总结与展望91-93
• 7.1 全文总结91-92
• 7.2 论文及课题展望92-93
• 论文创新性申明93-94
• 参考文献94-99
• 附录: 符号说明99-102
• 攻读硕士学位期间发表的论文102-103
• 致谢103

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 王帅;汽油发动机怠速控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 解明明;单缸四冲程汽油机怠速工况转速控制策略研究[D];燕山大学;2012年

3 范承德;基于混合不确定建模的发动机怠速鲁棒控制研究[D];上海交通大学;2007年

4 郑聪;磁流减振器神经网络预测控制系统的仿真研究[D];武汉理工大学;2007年

5 谭明生;汽油机起动至怠速控制策略研究与实现[D];上海工程技术大学;2010年

6 张安伟;基于扭矩的发动机怠速控制研究[D];华南理工大学;2012年

7 彭浩;电喷摩托车怠速控制策略的研究[D];华中科技大学;2012年

  本文关键词：汽油机怠速滑模控制策略及其SIMULINK实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：419419