柴油机电子节气门系统建模与抗干扰控制方法的应用
发布时间：2021-04-23 14:04
汽车中的节气门最早是通过钢丝绳和连杆等机械部件与车内的油门踏板进行传动,驾驶员用脚来控制油门踏板的行程深浅从而调节节气门开度。随着全世界对柴油机排放要求的不断提高,电子节气门也逐渐被应用到柴油发动机控制系统中。通过对节气门的精确控制,来调整缸内的气量,从而保证发动机中的燃烧更加科学。电子节气门的使用有助于提高柴油发动机的排气再循环（EGR）率,使柴油车整体的燃油经济性和舒适性得到提高。柴油机电子节气门中存在输入电压波动等外部扰动,以及摩擦非线性,回位弹簧非线性等非线性特性,这些干扰和非线性的存在往往使得系统难以获得满意的闭环系统性能。为此,本文通过对这些因素的建模分析,研究如何抑制扰动和补偿非线性,以提升柴油机电子节气门系统性能,主要研究内容包括:分析柴油机电子节气门控制系统的结构原理并建立对应的数学模型,并针对建立的数学模型设计基于广义比例积分（GPI）观测器的反步控制算法,传统滑模控制算法及基于GPI观测器的滑模控制算法来提高系统的抗干扰性能。本文首先分析了柴油机电子节气门的工作原理和结构特点,后用分析法对柴油机电子节气门进行建模,重点分析了回位弹簧力矩和摩擦力矩对系统性能的影响。...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 背景与意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本论文的工作和内容安排
第二章 柴油机电子节气门结构原理与数学模型
2.1 引言
2.2 节气门介绍
2.3 电子节气门结构原理
2.4 电子节气门数学模型
2.4.1 PWM驱动模块
2.4.2 直流电机
2.4.3 回位弹簧特性
2.4.4 传动齿轮
2.4.5 摩擦力矩
2.4.6 节气门数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于GPI观测器的柴油机电子节气门反步控制研究
3.1 引言
3.2 GPI观测器
3.2.1 GPI观测器原理介绍
3.2.2 电子节气门系统GPI观测器设计
3.3 电子节气门反步控制器设计
3.3.1 反步控制器设计
3.3.2 仿真验证
3.4 实验验证
3.4.1 实验平台介绍
3.4.2 非线性现象
3.4.3 实验对比
3.5 本章小结
第四章 柴油机电子节气门滑模控制研究
4.1 引言
4.2 滑模控制器介绍
4.3 电子节气门滑模控制器设计
4.3.1 滑模控制器设计
4.3.2 仿真验证
4.3.3 实验验证
4.4 本章小结
第五章 基于GPI观测器的柴油机电子节气门滑模控制研究
5.1 引言
5.2 传统滑模的抖振问题
5.2.1 产生抖振的原因
5.2.2 减小或消除抖振的常用方法
5.3 基于GPI观测器的电子节气门滑模控制设计
5.3.1 基于GPI观测器的滑模控制器设计
5.3.2 仿真验证
5.3.3 实验验证
5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
作者在学期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]机动车污染物排放量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅱ部分[J]. 黄志辉,郝春晓,王军方,谢琼. 环境保护. 2017(13)
[3]车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望[J]. 王耀南,申永鹏,孟步敏,李会仙,袁小芳. 控制理论与应用. 2015(04)
[4]缸内直喷汽油机的自抗扰轨压跟踪控制器设计[J]. 刘奇芳,宫洵,胡云峰,陈虹. 控制理论与应用. 2013(12)
[5]基于观测器的输出反馈电子节气门控制器设计[J]. 胡云峰,李超,李骏,郭洪艳,孙鹏远,陈虹. 自动化学报. 2011(06)
[6]基于backstepping方法的电子节气门控制[J]. 陈虹,胡云峰,郭宏志,宋同好. 控制理论与应用. 2011(04)
[7]现代汽车电子技术的应用现状及发展趋势[J]. 龙宇. 机械管理开发. 2009(04)
[8]基于dSPACE的汽车电子节气门半实物仿真试验台[J]. 王斌,刘昭度,吴利军,何玮. 小型内燃机与摩托车. 2007(04)
[9]汽车电子节气门技术研究现状及发展趋势[J]. 王斌,刘昭度,何玮,王仁广. 小型内燃机与摩托车. 2005(06)
[10]电子节气门控制系统结构特点及其优势[J]. Mike Dale,韩建保,杨训敏. 汽车维修与保养. 2005(04)
博士论文
[1]传统和高阶滑模控制研究及其应用[D]. 李鹏.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]车用节气门位置传感器的研究[D]. 徐振华.武汉理工大学 2011
[2]滑模变结构控制系统抖振抑制方法的研究[D]. 李琳.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
[4]汽车发动机电子节气门控制系统设计研究[D]. 郭连.浙江大学 2004
本文编号：3155464
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 背景与意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本论文的工作和内容安排
第二章 柴油机电子节气门结构原理与数学模型
2.1 引言
2.2 节气门介绍
2.3 电子节气门结构原理
2.4 电子节气门数学模型
2.4.1 PWM驱动模块
2.4.2 直流电机
2.4.3 回位弹簧特性
2.4.4 传动齿轮
2.4.5 摩擦力矩
2.4.6 节气门数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于GPI观测器的柴油机电子节气门反步控制研究
3.1 引言
3.2 GPI观测器
3.2.1 GPI观测器原理介绍
3.2.2 电子节气门系统GPI观测器设计
3.3 电子节气门反步控制器设计
3.3.1 反步控制器设计
3.3.2 仿真验证
3.4 实验验证
3.4.1 实验平台介绍
3.4.2 非线性现象
3.4.3 实验对比
3.5 本章小结
第四章 柴油机电子节气门滑模控制研究
4.1 引言
4.2 滑模控制器介绍
4.3 电子节气门滑模控制器设计
4.3.1 滑模控制器设计
4.3.2 仿真验证
4.3.3 实验验证
4.4 本章小结
第五章 基于GPI观测器的柴油机电子节气门滑模控制研究
5.1 引言
5.2 传统滑模的抖振问题
5.2.1 产生抖振的原因
5.2.2 减小或消除抖振的常用方法
5.3 基于GPI观测器的电子节气门滑模控制设计
5.3.1 基于GPI观测器的滑模控制器设计
5.3.2 仿真验证
5.3.3 实验验证
5.4 本章小结
第六章 总结
致谢
参考文献
作者在学期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]机动车污染物排放量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅱ部分[J]. 黄志辉,郝春晓,王军方,谢琼. 环境保护. 2017(13)
[3]车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望[J]. 王耀南,申永鹏,孟步敏,李会仙,袁小芳. 控制理论与应用. 2015(04)
[4]缸内直喷汽油机的自抗扰轨压跟踪控制器设计[J]. 刘奇芳,宫洵,胡云峰,陈虹. 控制理论与应用. 2013(12)
[5]基于观测器的输出反馈电子节气门控制器设计[J]. 胡云峰,李超,李骏,郭洪艳,孙鹏远,陈虹. 自动化学报. 2011(06)
[6]基于backstepping方法的电子节气门控制[J]. 陈虹,胡云峰,郭宏志,宋同好. 控制理论与应用. 2011(04)
[7]现代汽车电子技术的应用现状及发展趋势[J]. 龙宇. 机械管理开发. 2009(04)
[8]基于dSPACE的汽车电子节气门半实物仿真试验台[J]. 王斌,刘昭度,吴利军,何玮. 小型内燃机与摩托车. 2007(04)
[9]汽车电子节气门技术研究现状及发展趋势[J]. 王斌,刘昭度,何玮,王仁广. 小型内燃机与摩托车. 2005(06)
[10]电子节气门控制系统结构特点及其优势[J]. Mike Dale,韩建保,杨训敏. 汽车维修与保养. 2005(04)
博士论文
[1]传统和高阶滑模控制研究及其应用[D]. 李鹏.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]车用节气门位置传感器的研究[D]. 徐振华.武汉理工大学 2011
[2]滑模变结构控制系统抖振抑制方法的研究[D]. 李琳.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
[4]汽车发动机电子节气门控制系统设计研究[D]. 郭连.浙江大学 2004
本文编号：3155464
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