汽油机电子油门控制方法与实验研究
发布时间：2021-02-24 14:42
电子油门是发动机管理系统的重要组成部分,通过改变进入发动机的空气流量,以提高动力性能和改善排放性能。传统的机械油门虽然响应快,但是无法实现节气门开度的最优控制,同时在安全驾驶及尾气排放指标上很难满足当今社会的要求。与此同时,线控理论的提出推动电子控制技术在汽车系统中的应用。电子油门系统是较早应用于汽车中的电控系统之一,能够有效地改善汽车的驾驶性能,同时能够实现对节气门开度的精确控制,有利于减少污染气体的排放和燃油消耗。本文选取了博世GF30节气门为研究对象,对电子油门系统的结构组成以及工作原理进行详细分析。对电子油门系统中产生的非线性因素:摩擦扭矩、复位弹簧、齿轮间隙以及进气扰动等进行深入研究。基于机理分析法,建立电子油门非线性数学模型。同时完成电子油门系统中各参数测量（电机参数,弹簧刚度等）以及传感器（节气门传感器和油门踏板位置传感器）的标定工作。针对电子油门系统的非线性问题,分析了运用于电子油门系统上的现代控制策略,最后选择PID控制和滑模控制进行对比仿真研究。利用Matlab/Simulink分别搭建电子节气门PID和滑模仿真模型。阶跃信号的仿真结果表明,无论采用PID还是滑模控...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 电子油门国内外研究现状
1.2.1 电子油门国内外发展历史
1.2.2 电子油门系统控制方法研究现状
1.3 电子油门存在的问题及发展趋势
1.3.1 电子油门系统存在的问题
1.3.2 电子油门发展趋势
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 电子油门系统工作原理及结构分析
2.1 机械式油门的结构和工作原理
2.2 电子油门系统的结构和工作原理
2.2.1 油门踏板
2.2.2 油门踏板位置传感器
2.2.3 电子油门控制单元（ECU）
2.2.4 电子节气门体总成
2.3 电子油门的工作原理
2.4 本章小结
第3章 电子油门系统非线性及数学模型建立
3.1 复位弹簧非线性特性
3.2 摩擦非线性特性
3.3 减速齿轮间隙非线性特性
3.4 气流扰动非线分析
3.5 电子油门系统数学模型的建立
3.5.1 直流电机数学模型的建立
3.5.2 机械结构数学模型的建立
3.6 本章小结
第4章 电子油门系统传感器标定
4.1 油门踏板位置传感器（PPS）的参数标定
4.2 节气门位置传感器（TPS）的输出特性标定
4.3 电子油门系统物理参数的确定
4.4 本章小结
第5章 电子油门系统控制器设计与仿真
5.1 控制策略的选择
5.2 电子油门系统PID控制器设计与仿真
5.2.1 PID控制原理
5.2.2 电子油门PID控制器仿真结果与分析
5.3 电子油门系统滑模控制器设计与仿真
5.3.1 滑模控制器的设计
5.3.2 电子油门系统滑模控制仿真结果与分析
5.4 本章小结
第6章 电子油门控制系统硬件在环仿真试验
6.1 半实物仿真原理
6.2 电子油门系统仿真试验平台
6.3 试验平台驱动电路分析
6.4 电子油门系统硬件在环仿真模型的建立
6.5 滑模控制硬件在环仿真实验
6.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文、获奖和参与的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于退火遗传算法的电子节气门滑模控制参数优化[J]. 聂建斌,陈劭,徐向波. 微电机. 2017(05)
[2]汽车电子节气门Back-stepping滑模控制器设计[J]. 刘尚,童亮,谢明伟,路艳群. 科学技术与工程. 2017(03)
[3]某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析[J]. 侯丽春. 汽车技术. 2015(11)
[4]汽车发动机电子节气门智能控制系统研究[J]. 师文婷,周黎明,彭汉涛. 自动化技术与应用. 2015(03)
[5]基于单片机的电子节气门PID控制系统[J]. 郑意,万钧力,程时润,刘浩. 三峡大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]电子节气门的自适应前馈-反馈复合控制器设计[J]. 方嘉仪,焦晓红. 燕山大学学报. 2013(04)
[7]基于Simulink的电子节气门控制逻辑仿真[J]. 毕超宇. 现代工业经济和信息化. 2013(08)
[8]基于SystemVision的汽车电子节气门联合仿真系统[J]. 郭宏志,陈虹,宋同好,周欣. 系统仿真学报. 2011(02)
[9]汽车电子节气门模糊控制器设计[J]. 李志远,侯顺艳,张彪. 仪表技术与传感器. 2011(01)
[10]基于MotoTron平台的ETC控制系统设计与试验研究[J]. 陆文昌,高海宇,孟鑫,商哲. 内燃机工程. 2010(06)
硕士论文
[1]汽车电子节气门滑模控制及实验平台的研究[D]. 王胜贤.辽宁工业大学 2016
[2]模糊控制电子节气门的技术研究[D]. 耿金芬.大连理工大学 2006
[3]电子节气门控制系统的开发研究[D]. 朱二欣.吉林大学 2005
本文编号：3049526
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 电子油门国内外研究现状
1.2.1 电子油门国内外发展历史
1.2.2 电子油门系统控制方法研究现状
1.3 电子油门存在的问题及发展趋势
1.3.1 电子油门系统存在的问题
1.3.2 电子油门发展趋势
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 电子油门系统工作原理及结构分析
2.1 机械式油门的结构和工作原理
2.2 电子油门系统的结构和工作原理
2.2.1 油门踏板
2.2.2 油门踏板位置传感器
2.2.3 电子油门控制单元（ECU）
2.2.4 电子节气门体总成
2.3 电子油门的工作原理
2.4 本章小结
第3章 电子油门系统非线性及数学模型建立
3.1 复位弹簧非线性特性
3.2 摩擦非线性特性
3.3 减速齿轮间隙非线性特性
3.4 气流扰动非线分析
3.5 电子油门系统数学模型的建立
3.5.1 直流电机数学模型的建立
3.5.2 机械结构数学模型的建立
3.6 本章小结
第4章 电子油门系统传感器标定
4.1 油门踏板位置传感器（PPS）的参数标定
4.2 节气门位置传感器（TPS）的输出特性标定
4.3 电子油门系统物理参数的确定
4.4 本章小结
第5章 电子油门系统控制器设计与仿真
5.1 控制策略的选择
5.2 电子油门系统PID控制器设计与仿真
5.2.1 PID控制原理
5.2.2 电子油门PID控制器仿真结果与分析
5.3 电子油门系统滑模控制器设计与仿真
5.3.1 滑模控制器的设计
5.3.2 电子油门系统滑模控制仿真结果与分析
5.4 本章小结
第6章 电子油门控制系统硬件在环仿真试验
6.1 半实物仿真原理
6.2 电子油门系统仿真试验平台
6.3 试验平台驱动电路分析
6.4 电子油门系统硬件在环仿真模型的建立
6.5 滑模控制硬件在环仿真实验
6.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文、获奖和参与的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于退火遗传算法的电子节气门滑模控制参数优化[J]. 聂建斌,陈劭,徐向波. 微电机. 2017(05)
[2]汽车电子节气门Back-stepping滑模控制器设计[J]. 刘尚,童亮,谢明伟,路艳群. 科学技术与工程. 2017(03)
[3]某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析[J]. 侯丽春. 汽车技术. 2015(11)
[4]汽车发动机电子节气门智能控制系统研究[J]. 师文婷,周黎明,彭汉涛. 自动化技术与应用. 2015(03)
[5]基于单片机的电子节气门PID控制系统[J]. 郑意,万钧力,程时润,刘浩. 三峡大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]电子节气门的自适应前馈-反馈复合控制器设计[J]. 方嘉仪,焦晓红. 燕山大学学报. 2013(04)
[7]基于Simulink的电子节气门控制逻辑仿真[J]. 毕超宇. 现代工业经济和信息化. 2013(08)
[8]基于SystemVision的汽车电子节气门联合仿真系统[J]. 郭宏志,陈虹,宋同好,周欣. 系统仿真学报. 2011(02)
[9]汽车电子节气门模糊控制器设计[J]. 李志远,侯顺艳,张彪. 仪表技术与传感器. 2011(01)
[10]基于MotoTron平台的ETC控制系统设计与试验研究[J]. 陆文昌,高海宇,孟鑫,商哲. 内燃机工程. 2010(06)
硕士论文
[1]汽车电子节气门滑模控制及实验平台的研究[D]. 王胜贤.辽宁工业大学 2016
[2]模糊控制电子节气门的技术研究[D]. 耿金芬.大连理工大学 2006
[3]电子节气门控制系统的开发研究[D]. 朱二欣.吉林大学 2005
本文编号：3049526
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