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《变结构控制理论在非线性发动机调速系统中的应用研究（可编辑）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、变结构控制理论在非线性发动机调速系统中的应用研究武汉理工大学博士学位论文变结构控制理论在非线性发动机调速系统中的应用研究姓名:毛小兵申请学位级别:博士专业:轮机工程指导教师:鲁凯生20080515武汉理人学博学位论文摘要柴油机在发动机中占有越来越大的比重,而且随着能源及环保法规要求越来越苛刻,电控技术在柴油机上的应用己成为必然的趋势。电子调速器是电控系统中非常重要的部分,为了取得更好的转速控制效果,须要对控制算法进行研究。为此,本文提出用滑模变结构控制算法来设计电子调速器,并做了相应的研究工作。阐述了柴油机瞬时转速的概念、转速测量的方法和转速传感器。介绍了柴油机的一维线性模型。根据柴油机的
2、转速、喷油量、输出有效功等实测数据和一驴示功图,计算出平均指示压力和平均有效压力的值,并在环境下利用多项式拟合出转速一喷油量一平均指示压力之间的非线性关系,建立起柴油机调速系统的非线性模型。在此非线性模型的基础上,将调速系统非线性微分方程分别变换为高阶常微分方程、一类仿射非线性系统、线性简约型和离散型系统形式,求取各形式的基于线性切换面的等效控制和滑模运动方程,然后取合适的趋近律求得滑模变结构控制器;还设计基于非线性切换面的滑模变结构控制器、一阶动态滑模变结构控制器和多段超平面滑模变结构控制器;最后对柴油机调速系统的非线性近似数学模型分负载为平稳道路特性和复杂道路特性两种情况进行计算机仿真
3、。在软件平台上,根据型柴油机的实测数据,建立起柴油机的工作图;并且在仿真环境下,分线性切换面、非线性切换面、动态滑模控制和多段滑模超平面四种情况进行了基于滑模变结构控制算法的柴油机调速系统工作过程的计算机仿真;最后将各种滑模变结构控制器以及控制器对柴油机转速的控制效果进行比较。得出的结论是:.所设计的柴油机调速系统的非线性模型是合理的;.滑模变结构控制算法对非线性系统的控制效果是明显的;.跟传统的控制算法相比较,滑模变结构控制有跟踪性能好、超调小、响应快、误差小、抗干扰能力强和鲁棒性好等优点,但也存在抖动问题。以型柴油机为对象,采用步进电机带动油泵齿条作为执行机构来设计电子调速器。首先,通
4、过大量的实验测取实验数据;然后对实验数据进行分析得到柴油机转速一电机步数一齿条位置一喷油量之间的关系;再建立起/环境下的型柴油机调速系统工作过程的数学模型;最后,搴本文研究得到囝家自然科学基金项目、教育部博士点基金项目资助武汉理人学博:学位论文分别进行基于离散化的滑模控制算法、离散型滑模控制算法、自适应滑模控制算法、饱和函数滑模控制算法和滑模变结构.控制算法的型柴油机工作过程的计算机仿真,并将仿真效果同传统控制器进行比较,同样得出滑模变结构控制跟踪性能好、超调小、响应快和抗干扰能力强的结论。在/仿真的基础上,利用工业控制计算机在基于/环境的型柴油机台架试验的平台上,进行了柴油机的滑模变结构
5、控制非线性调速系统台架试验。通过对采集到的转速数据进行分析,同时与使用控制时采集到的数据比较可以看出:滑模变结构控制超调小、响应快、误差小、抗干扰能力强,但有抖动。关键词:柴油机,非线性调速系统,滑模变结构控制,计算机仿真,台架试验武汉理人学博:学位论文.,..,.,,.....,,.,,.,,,?.?,,?,...,.?.,武汉理人学博学位论文,.,,,.:..;.?;.,.,,.,?.,,,.,./;?,,..,,武汉理人学博学位论义一??????????????????????????????????????????????????一..,,..:;:::武汉理人学博学位论义符号说明
6、,维状态向量咒维向量函数,时间切换函数啦比标量控制跟踪误差柴油机转速咒柴油机输出扭矩柴油机负载扭矩鸠等效转动惯量,柴油机循环喷油量时间常数平均指示压力平均有效压力只平均机械损失压力特征根滑模参数状态变量毛状态变量屯符号函数唧等效控制%单位矩阵武汉理人学博学位论义矩阵彳线性函数线性变换矩阵状态分布△矢量场逆映射趋近常数七常数Ⅵ独创性声明本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究
7、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:之变兰同期:丝翌篁关于论文使用授权的说明本文完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部内容,可以采用影印、缩印和其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定四:勿进签名.缒研究生签名:乞主兰导师武汉理’:人学博十学位论文第一章绪论柴油机已广泛应用于工业、农业、国
