基于T-S模型的电子节气门控制算法研究
发布时间：2021-08-23 21:06
随着我国经济的飞速发展,汽车保有量逐年递增,人们不仅追求汽车的动力性和稳定性,还对经济性、安全性、油耗和排放等提出了更高的要求。节气门作为控制发动机进气量的一道阀门,是控制发动机工作时达到最佳空燃比的一个重要部件。相较于传统机械式节气门,电子节气门可以实现不同工况下更精确的开度控制,从而控制进气量配合发动机喷油系统达到最佳空燃比,进一步提升汽车的动力性和稳定性,降低油耗和减少污染物的排放。通过对电子节气门控制系统的非线性特性和实际扰动进行分析,建立动态数学模型,研究基于T-S模型的模糊控制算法,提高电子节气门闭环控制系统性能。本文首先分析了电子节气门控制系统的基本结构和工作原理,重点研究了电子节气门系统因机械结构所产生的非线性特性,其中包括非线性复位弹簧、非线性摩擦、齿轮间隙以及进气气流对电子节气门阀片冲击所带来的非线性扰动。并根据动力学分析建立了电子节气门控制系统的数学模型和仿真模型,通过实验和查阅文献得到模型物理参数。针对电子节气门非线性特性及实际工况下所产生的扰动和参数摄动问题,提出了一种基于T-S模型的模糊PID控制策略,根据电子节气门PID控制策略的成功控制经验,结合T-S模...
【文章来源】：长春大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国汽车保有量柱状图
缤?1-2所示。油门踏板通过连杆或拉线直接连接到节气门阀片，二者之间是一种刚性连连接，驾驶员松开或踩踏油门踏板的位移量直接决定了节气门阀片的开度，从而控制进入气缸的空气流量。这种机械式节气门具有结构简单、响应速度快等优点，但因为节气门开度只受油门踏板控制，是一种开环控制无法达到精确控制进气量。而且在不同工况下，发动机所需空气和燃油的比例也是不同的，仅通过驾驶员的经验控制油门踏板进而控制进气量显然无法达到最佳空燃比。这不仅会影响发动机的动力性和经济性，还会因燃烧不充分产生大量污染气体。图1-2传统机械式节气门结构示意图随着电控技术在汽车行业的发展，90年代初，德国博世（Bosch）、美国德尔福（Delphi）、日本丰田（Toyota）、意大利马瑞利（Marelli）等公司加大了电子节气门的科研力度，生产并应用在部分中高档轿车上。推动了电子节气门技术在汽车电子领域的发展。20世纪初，德国博世公司推出的第二代汽车电子节气门，分别在驾驶员油门踏板及节气门上添加了位置传感器，同时采集油门踏板的位置信息和电子节气节气门拉线油门踏板复位弹簧进气通道
第1章绪论4门的开度信息。将其转换成电压信号送到节气门控制单元，ECU通过分析判断当前汽车工况，根据控制算法计算出电子节气门所需的最佳开度，通过电子节气门的电控单元发送指令至执行机构，使节气门阀片开度达到理想位置完成控制。图1-3为电子节气门控制系统示意图。图1-3电子节气门节气门控制系统示意图美国的德尔福公司在2004年推出了其第三代电子节气门产品，并将节气门的控制单元与发动机控制单元合并使用[10]。该款产品为用户提供了三种工作模式，分别为动力模式、正常模式和雪地模式，当用户选择不同的驾驶模式时，汽车对油门踏板位置变化的感知灵敏度会发生变化。同时该款产品还能根据不同的海拔高度对节气门阀片的开度进行补偿[11]。此外，国外专家学者对电子节气门控制方法进行了大量的研究，应用最早最广泛的就是PID控制。随着研究的不断深入一些新的控制方法被提出。文献[12]提出了一种电子节气门自适应控制算法，利用最小二乘法对系统中部分未知量进行参数辨识，然后对控制器参数作出调整。参数在线辨识需要添加外部激励信号，但在实际工况中往往不允许添加外部激励信号，因此实用性不高。文献[13]提出了基于神经网络的滑模控制算法，通过神经网络在线估计摩擦力矩和弹簧力矩等非线性参数。使得滑模控制的切换增益适当减小，有效的削弱了系统的抖振现象。但是由于神经网络在线估计运算量大，用于实际系统时对处理器的性能要求较高。文献[14]提出了带约束时间的最优控制器[14-17]。从数学建模的角度入手，构建相对精确的电子节气门数学模型，完成控制器的设计。但这种方法过度依赖模型，对模型参数非常敏感当参数发生摄动时会对控制精度产生影响。1.2.2国内研究现状国内针对电子节气门的相关研究起步较晚，技术落后于国外。国
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的CSI无源目标分类方法[J]. 蒋芳,张南飞,胡艳军,王翊. 北京邮电大学学报. 2020(01)
[2]《中国移动源环境管理年报（2019）》发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(10)
[3]国六与国五机动车污染物排放标准对比[J]. 李玉茂. 汽车维修与保养. 2019(10)
[4]分析我国汽车尾气污染状况及环保控制对策[J]. 阎柄辰. 资源节约与环保. 2019(09)
[5]电子节气门鲁棒滑模控制仿真研究[J]. 杨勇,黄福,张济明. 西南大学学报(自然科学版). 2018(07)
[6]柴油机共轨压力自适应神经模糊PID控制研究[J]. 徐龙,陈国金,朱凌俊,陈昌. 机电工程. 2018(02)
[7]浅谈汽车尾气排放问题及节能减排的方法[J]. 甘星星. 内燃机与配件. 2018(01)
[8]基于T-S模型的柴油机怠速控制系统设计[J]. 韦战立,酒建刚,郭延超,于亚坤,吉俊蓉,王岗,王鹏,刘西文. 拖拉机与农用运输车. 2017(06)
[9]基于模糊神经网络的智能温室环境控制方案[J]. 彭辉,曾碧. 农机化研究. 2017(06)
[10]关于汽车性能及驾驶技术探究[J]. 宋民稳. 科技风. 2017(10)
硕士论文
[1]电子节气门的先进控制方法研究[D]. 朱科.东南大学 2018
[2]汽油机电子油门控制方法与实验研究[D]. 韦智元.北京建筑大学 2018
[3]电子节气门控制方法研究[D]. 张生.长春大学 2018
[4]汽车电子节气门检测平台控制系统设计[D]. 张国飞.东南大学 2018
[5]基于滑模变结构控制技术的汽车电子节气门控制方法研究[D]. 刘林峰.合肥工业大学 2018
[6]Mamdani模糊模型在高炉煤气调度中的应用[D]. 刘康.大连理工大学 2017
[7]电子节气门系统建模与先进控制方法研究[D]. 黄永刚.东南大学 2017
[8]电子节气门控制系统开发及其算法研究[D]. 陈宏羽.吉林大学 2016
[9]汽油机电子节气门控制方法研究[D]. 汪珍珍.重庆大学 2016
[10]基于ANFIS-PID控制的局部通风机风量自动调节系统仿真研究[D]. 韩艳杰.南华大学 2015
本文编号：3358597
【文章来源】：长春大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国汽车保有量柱状图
缤?1-2所示。油门踏板通过连杆或拉线直接连接到节气门阀片，二者之间是一种刚性连连接，驾驶员松开或踩踏油门踏板的位移量直接决定了节气门阀片的开度，从而控制进入气缸的空气流量。这种机械式节气门具有结构简单、响应速度快等优点，但因为节气门开度只受油门踏板控制，是一种开环控制无法达到精确控制进气量。而且在不同工况下，发动机所需空气和燃油的比例也是不同的，仅通过驾驶员的经验控制油门踏板进而控制进气量显然无法达到最佳空燃比。这不仅会影响发动机的动力性和经济性，还会因燃烧不充分产生大量污染气体。图1-2传统机械式节气门结构示意图随着电控技术在汽车行业的发展，90年代初，德国博世（Bosch）、美国德尔福（Delphi）、日本丰田（Toyota）、意大利马瑞利（Marelli）等公司加大了电子节气门的科研力度，生产并应用在部分中高档轿车上。推动了电子节气门技术在汽车电子领域的发展。20世纪初，德国博世公司推出的第二代汽车电子节气门，分别在驾驶员油门踏板及节气门上添加了位置传感器，同时采集油门踏板的位置信息和电子节气节气门拉线油门踏板复位弹簧进气通道
第1章绪论4门的开度信息。将其转换成电压信号送到节气门控制单元，ECU通过分析判断当前汽车工况，根据控制算法计算出电子节气门所需的最佳开度，通过电子节气门的电控单元发送指令至执行机构，使节气门阀片开度达到理想位置完成控制。图1-3为电子节气门控制系统示意图。图1-3电子节气门节气门控制系统示意图美国的德尔福公司在2004年推出了其第三代电子节气门产品，并将节气门的控制单元与发动机控制单元合并使用[10]。该款产品为用户提供了三种工作模式，分别为动力模式、正常模式和雪地模式，当用户选择不同的驾驶模式时，汽车对油门踏板位置变化的感知灵敏度会发生变化。同时该款产品还能根据不同的海拔高度对节气门阀片的开度进行补偿[11]。此外，国外专家学者对电子节气门控制方法进行了大量的研究，应用最早最广泛的就是PID控制。随着研究的不断深入一些新的控制方法被提出。文献[12]提出了一种电子节气门自适应控制算法，利用最小二乘法对系统中部分未知量进行参数辨识，然后对控制器参数作出调整。参数在线辨识需要添加外部激励信号，但在实际工况中往往不允许添加外部激励信号，因此实用性不高。文献[13]提出了基于神经网络的滑模控制算法，通过神经网络在线估计摩擦力矩和弹簧力矩等非线性参数。使得滑模控制的切换增益适当减小，有效的削弱了系统的抖振现象。但是由于神经网络在线估计运算量大，用于实际系统时对处理器的性能要求较高。文献[14]提出了带约束时间的最优控制器[14-17]。从数学建模的角度入手，构建相对精确的电子节气门数学模型，完成控制器的设计。但这种方法过度依赖模型，对模型参数非常敏感当参数发生摄动时会对控制精度产生影响。1.2.2国内研究现状国内针对电子节气门的相关研究起步较晚，技术落后于国外。国
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的CSI无源目标分类方法[J]. 蒋芳,张南飞,胡艳军,王翊. 北京邮电大学学报. 2020(01)
[2]《中国移动源环境管理年报（2019）》发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(10)
[3]国六与国五机动车污染物排放标准对比[J]. 李玉茂. 汽车维修与保养. 2019(10)
[4]分析我国汽车尾气污染状况及环保控制对策[J]. 阎柄辰. 资源节约与环保. 2019(09)
[5]电子节气门鲁棒滑模控制仿真研究[J]. 杨勇,黄福,张济明. 西南大学学报(自然科学版). 2018(07)
[6]柴油机共轨压力自适应神经模糊PID控制研究[J]. 徐龙,陈国金,朱凌俊,陈昌. 机电工程. 2018(02)
[7]浅谈汽车尾气排放问题及节能减排的方法[J]. 甘星星. 内燃机与配件. 2018(01)
[8]基于T-S模型的柴油机怠速控制系统设计[J]. 韦战立,酒建刚,郭延超,于亚坤,吉俊蓉,王岗,王鹏,刘西文. 拖拉机与农用运输车. 2017(06)
[9]基于模糊神经网络的智能温室环境控制方案[J]. 彭辉,曾碧. 农机化研究. 2017(06)
[10]关于汽车性能及驾驶技术探究[J]. 宋民稳. 科技风. 2017(10)
硕士论文
[1]电子节气门的先进控制方法研究[D]. 朱科.东南大学 2018
[2]汽油机电子油门控制方法与实验研究[D]. 韦智元.北京建筑大学 2018
[3]电子节气门控制方法研究[D]. 张生.长春大学 2018
[4]汽车电子节气门检测平台控制系统设计[D]. 张国飞.东南大学 2018
[5]基于滑模变结构控制技术的汽车电子节气门控制方法研究[D]. 刘林峰.合肥工业大学 2018
[6]Mamdani模糊模型在高炉煤气调度中的应用[D]. 刘康.大连理工大学 2017
[7]电子节气门系统建模与先进控制方法研究[D]. 黄永刚.东南大学 2017
[8]电子节气门控制系统开发及其算法研究[D]. 陈宏羽.吉林大学 2016
[9]汽油机电子节气门控制方法研究[D]. 汪珍珍.重庆大学 2016
[10]基于ANFIS-PID控制的局部通风机风量自动调节系统仿真研究[D]. 韩艳杰.南华大学 2015
本文编号：3358597
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