电子节气门的先进控制方法研究

发布时间：2020-10-23 06:14

　　 节气门是位于发动机进气通道内的一道可控阀门,其开度的大小决定着进入发动机气缸内的空气流量。在车辆运行过程中,发动机往往会根据实际工况调整进气流量,使得气缸内的燃料和吸入的空气保持在恰当的比例,让发动机可以工作在良好的状态。电子节气门作为一种新型节气门,相较于传统的机械式节气门,能实现不同工况下更精确的节气门开度控制,从而实现最佳空燃比,进一步提升汽车的动力性、经济性,减少尾气等污染物的排放。本文旨在通过对电子节气门系统进行建模、系统分析,从不同的角度提出先进控制算法,以提高电子节气门开度控制的闭环系统性能。本文分析了电子节气门的结构组成及工作原理,并建立了节气门阀片旋转角度和控制电压间的二阶数学模型。在此基础上,首先研究了传统PI控制在电子节气门中的应用。研究结果表明,在摩擦非线性因素及外部扰动的作用下,PI控制难以满足系统的高性能控制要求。为此,我们研究了基于干扰观测器的电子节气门复合控制方案,将摩擦等非线性因素作为系统集总扰动的一部分,通过对扰动的估计补偿不仅处理了摩擦的影响,同时也提高了系统的抗干扰能力,仿真和实验验证了该控制方案的有效性。接着,为了优化电子节气门的控制性能,本文研究了基于模型预测控制的电子节气门控制方案,通过引入二次型性能优化指标得到滚动优化的控制律。由于模型预测控制仍是一种基于模型的控制算法,建模时并未考虑外部干扰的影响,当系统存在强干扰时,预测模型的精度会显著下降,从而导致控制效果不佳。为提高控制系统的抗干扰能力,引入干扰观测器观测系统扰动,并将扰动估计值加入到预测模型中,使得预测输出更接近实际输出,减弱扰动带来的影响。最后,考虑到电子节气门实际工作过程中受到的干扰往往不限于常值或慢变干扰,我们研究了基于高阶干扰观测器的模型预测控制方案,通过引入高阶干扰观测器以估计变化速度更快、更复杂的高阶时变干扰,进一步提高系统的抗干扰性能。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP273;U463.6
【部分图文】：

最后综合分析推导出对象的数学模型出数据，通过系统辨识和参数估计得到对的结构组成及工作原理做了介绍，详细分理分析法对电子节气门进行了数学建模。是发动机管理系统的重要组成部分，其通流量的大小。所以，电子节气门控制系统根源在于系统中存在的力矩，电子节气门摩擦作用。重点分析这三个力矩来源对于进气通道内的一道可控阀门，上接空气滤作用。空气通过节气门进入发动机气缸后做功使得发动机能对外输出动力，而燃料此节气门是发动机中非常重要的元件。

图 2-2 电子节气门术的发展，汽车电子厂商设计了新型的传统节气门机械连接的方式，油门踏板传感器将踏板位移量传递给 ECU，ECU旋转，实现节气门的开度控制。同时，时检测阀片旋转角度，并反馈给 ECU 更多的因素如路况、天气、驾驶习惯等这有利于最佳空燃比的实现，从而提高汽量。此外，电子节气门控制系统被整合车辆更复杂更高级的功能。正是由于有门逐步取代了传统节气门，被广泛应用工作原理及工作原理的研究，是数学建模及后续的电子节气门实物拆解图，该款节气门被

11(b)图 2-3 电子节气门实物拆解图(a) 正面图 (b) 底面图节气门的实物拆解图中可以清楚看出其主要组成部件，主要有直流电位弹簧、传动齿轮、节气门位置传感器等。下面我们将对节气门各组绍。流电机机是电子节气门控制系统中的执行元件，为阀门碟片的旋转提供最初节气门中驱动电机一般为小型永磁直流电机，由于传统汽车电子控制系统电压一般为 12V，所以这类电机额定电压一般为 12V，图 2-4 为节气门的直流电机。
【参考文献】

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本文编号：2852653