基于AUTOSAR的预混燃气发动机空燃比控制策略研究
发布时间：2021-09-07 15:04
随着国家排放法规要求越来越严格,天然气作为一种清洁能源,以天然气为燃料的发动机系统逐渐受到更多的青睐。另一方面,在汽车电子行业,各模块控制精度要求越来越高,控制单元日趋复杂,为了规范软件接口、方便软件的移植与维护,AUTOSAR架构便应运而生。因此,本文深入研究并设计了基于AUTOSAR架构的预混燃气发动机的空燃比控制策略。本文首先对燃料电子节气门以及空燃比系统分析并建立了相应的数学模型。燃料电子节气门作为空燃比系统最关键的执行机构,本文针对节气门系统的非线性以及参数难以获取的问题,提出了一种自适应滑模控制策略,并基于模糊控制理论,提出了一种滑模运动边界层自适应策略,降低了系统滑模运动的抖振,最后证明了系统的稳定性。针对空燃比控制中的时间延迟问题,本文提出了基于状态空间的离散模型预测控制策略,然后使用Laguerre函数实现对问题的重构并对控制器进行优化,大大降低了模型预测控制算法的计算量,并给出了Laguerre函数参数设计的指导性原则,最后利用积极集法解决了控制器受约束的问题,同时证明了系统的稳定性。利用Matlab/Simulink与GT-Power联合仿真,验证了控制算法的有效...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空燃比开环验证仿真模型
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文3.3 仿真验证与分析为了观察实际负载对结果的影响，这里使用 GT-Power 模拟发动机实际运行工况，并输出(2.10)式所描述的负载扭矩，与 matlab/simulink 进行联合仿真，仿真结构图如图 3-5 所示，仿真步长 1ms，电子节气门模型参数在表 3.2 中列出。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文仿真验证与分析采用 matlab/simulink 与 GT-Power 联合仿真，GT-Power 可以输出燃气和混量、压力、温度等值，以此来观察式(2.18)中开度、压力和流量之间的关机目标转速设为 3000rpm，燃料节气门端装有调压阀，可控制燃气压力。图如图 4-9，仿真步长为 0.01s，仿真所用模型参数如第 2 章的表 2.2 所示定模型中纯滞后环节的延迟时间 与一阶惯性环节的时间常数 s，给模型燃料节气门开度的阶跃输入，观察空燃比 值的阶跃响应，得到图 4-10，致可以估计两个时间常数的值，图中 = 40ms, s= 160ms。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于IMC原理的电子节气门控制策略[J]. 徐金榜,赵泓昊,熊文羽,龚齐昶翼. 控制与决策. 2018(12)
[2]基于粒子群优化极点配置的空燃比输出反馈控制[J]. 何德峰,张露宽,郭海锋. 浙江工业大学学报. 2017(05)
[3]非匹配不确定离散系统的无抖振积分滑模控制[J]. 董文瀚,马振强,解武杰,马骏. 控制与决策. 2015(12)
[4]AUTOSAR标准发展及应用现状[J]. 孙升,宋珂,章桐. 机电一体化. 2014(12)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[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]燃气发动机的空燃比控制关键技术研究[J]. 邬斌扬,黄海波,施崇槐. 西华大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]电子节气门模糊自适应调节滑模控制及仿真[J]. 赵宁,吕建超,牛秦玉. 计算机仿真. 2010(04)
[9]汽车电子系统软件开发新标准AUTOSAR[J]. 阴晓峰,刘武东. 西华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]基于智能PID控制的电子节气门控制系统研究[J]. 冯巍,程秀生,祁鹏华,李雪松. 汽车技术. 2009(03)
博士论文
[1]汽油发动机中若干非线性估计与控制问题研究[D]. 胡云峰.吉林大学 2012
硕士论文
[1]天然气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 赵海艳.山东大学 2012
[2]汽油发动机气路控制算法研究[D]. 黄贵芬.吉林大学 2011
[3]基于宽域氧传感器的CNG发动机空燃比自学习控制策略研究设计[D]. 孟武强.西华大学 2010
[4]燃气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 李光举.山东理工大学 2008
[5]基于模糊PID电子节气门控制系统的研究与开发[D]. 杨振东.湖南大学 2008
本文编号：3389757
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空燃比开环验证仿真模型
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文3.3 仿真验证与分析为了观察实际负载对结果的影响，这里使用 GT-Power 模拟发动机实际运行工况，并输出(2.10)式所描述的负载扭矩，与 matlab/simulink 进行联合仿真，仿真结构图如图 3-5 所示，仿真步长 1ms，电子节气门模型参数在表 3.2 中列出。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文仿真验证与分析采用 matlab/simulink 与 GT-Power 联合仿真，GT-Power 可以输出燃气和混量、压力、温度等值，以此来观察式(2.18)中开度、压力和流量之间的关机目标转速设为 3000rpm，燃料节气门端装有调压阀，可控制燃气压力。图如图 4-9，仿真步长为 0.01s，仿真所用模型参数如第 2 章的表 2.2 所示定模型中纯滞后环节的延迟时间 与一阶惯性环节的时间常数 s，给模型燃料节气门开度的阶跃输入，观察空燃比 值的阶跃响应，得到图 4-10，致可以估计两个时间常数的值，图中 = 40ms, s= 160ms。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于IMC原理的电子节气门控制策略[J]. 徐金榜,赵泓昊,熊文羽,龚齐昶翼. 控制与决策. 2018(12)
[2]基于粒子群优化极点配置的空燃比输出反馈控制[J]. 何德峰,张露宽,郭海锋. 浙江工业大学学报. 2017(05)
[3]非匹配不确定离散系统的无抖振积分滑模控制[J]. 董文瀚,马振强,解武杰,马骏. 控制与决策. 2015(12)
[4]AUTOSAR标准发展及应用现状[J]. 孙升,宋珂,章桐. 机电一体化. 2014(12)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[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]燃气发动机的空燃比控制关键技术研究[J]. 邬斌扬,黄海波,施崇槐. 西华大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]电子节气门模糊自适应调节滑模控制及仿真[J]. 赵宁,吕建超,牛秦玉. 计算机仿真. 2010(04)
[9]汽车电子系统软件开发新标准AUTOSAR[J]. 阴晓峰,刘武东. 西华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]基于智能PID控制的电子节气门控制系统研究[J]. 冯巍,程秀生,祁鹏华,李雪松. 汽车技术. 2009(03)
博士论文
[1]汽油发动机中若干非线性估计与控制问题研究[D]. 胡云峰.吉林大学 2012
硕士论文
[1]天然气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 赵海艳.山东大学 2012
[2]汽油发动机气路控制算法研究[D]. 黄贵芬.吉林大学 2011
[3]基于宽域氧传感器的CNG发动机空燃比自学习控制策略研究设计[D]. 孟武强.西华大学 2010
[4]燃气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 李光举.山东理工大学 2008
[5]基于模糊PID电子节气门控制系统的研究与开发[D]. 杨振东.湖南大学 2008
本文编号：3389757
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