基于变结构模糊控制的汽车电子节气门控制研究

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐似基于变结构模糊控制的汽车电子节气门控制研究Aintelligentelectronicthrottlecontrollerbasedonvariablestructurefuzzycontrolstrategy何江HEJiang(长沙市产商品质量监督检验所，长沙410013)摘要：精确控制的电子节气门能有效地改善汽车的动力驱动性能、燃油经济性，并减少尾气排放。本文针对电子节气门，研究了一种基于变结构模糊控制的智能控制器。该模糊控制器采取变结构策略，依据节气门开度偏差情况采取不同的变结构控制策略。文章分析了该被控对象的模型，给出了控制器的结构、控制器

2、参数的混沌优化。仿真实验结果表明所研究的智能控制器精确控制效果良好。关键词：电子节气门；模糊控制；变结构；混沌优化中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—0134(2012)10(下)一O128一O5Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．10(下)．39-0引言外，汽车运行工况变化较大，不同工况下就需要不同的进气量，因而现有的控制方法还没有较好21世纪以来，节能和环保的要求促进了新型地解决电子节气门的动态优化精确控制难题’。汽车技术的迅速发展。在新型汽车中，数字化的模糊逻辑控制器(FuzzyLogicControl，FLC)电子节气门可以代替传

3、统的节气门来精确调节发是目前智能控制领域中一种比较实用的控制方法，动机汽缸的进气量，从而合理调节发动机的油／气在很多的工业领域得到了广泛的应用。考虑到比，提高能源的利用率，并尽可能地减少汽车尾电子节气门难以用精确的数学模型描述，本文采气排放。国内外学者于2O世纪90年代就开展了用FLC方法来设计变结构模糊智能控制。变结构对电子节气门的研究，但是直到最近几年才在实模糊控制是普通FLC的改进和完善，其变结构策际产品中得到较多的应用⋯。在电子节气门的控略为根据控制偏差情况来合理设置控制规则。考制中，一般根据驾驶员需求、车速与加速度、行虑到控制规则和参数值直接影响到控制的效果，驶路况等多种实时状态

4、信息，由发动机电子控制本文采用混沌优化算法来优化比例因子参数。针单元(ECU)口】，通过驱动电机来调节变速箱，进对电子节气门的仿真实验结果表明该变结构模糊而调整阀盘的旋转角度，从而得到合适的节气门控制器具有优良的控制性能和效果。开度，来实现各种行驶条件和工况下进气量的精确调节和优化控制。目前，带有ECU的电子节气1系统对象及其数学模型描述门已经开始应用于宝马、凌志、丰田、奥迪等中1．1系统对象高端车辆中。电子节气门为一个复杂的机电耦合系统，主由于汽车的运行工况复杂、电子节气门控制要包括驱动电路、电机、变速箱、阀盘、回位弹的难度较大，实际中的电子节气门控制仍然还没簧、位置传感器等部分，具体描

5、述如图l所示。有达到较优的效果’。从控制对象的角度来分其中的电机一般为12V的直流伺服电机，电子节析，电子节气门具有复杂、非线性、时变性等特气门控制器通过驱动信号控制直流电机的电压来点，如：变速箱存在齿隙，动态过程不连续；粘调节变速箱，进而影响到阀盘的旋转角度。位置滞摩擦、库仑摩擦等多种摩擦作用于机械部件间；传感器将节气门开度转换为电信号，提供了反馈弹簧扭矩不连续；数学模型难以精确推导。此控制系统所需的位置反馈。阀盘是系统的终端执收稿日期：2012-08-29作者简介：何江(1977一)，男，湖南长沙人，硕士，工程师，主要从事检测技术与标准化工作。[128]第34卷第1O期2012—10(

6、下)学兔兔www.xuetutu.coml匐似行机构，阀盘的旋转开度可以直接调节发动机的此时，由符号函数的存在不难看出，该被控对象进气量。由图1不难看出，电子节气门是一个比是一个非连续的非线性对象，由于多种扭矩的综较复杂的机电系统，有多个环节的相互关联作用合作用，其中的一些机电耦合关联系统还存在一和影响，而且存在不确定性，从而使得整个系统定的不确定性，从而增加了实际控制的难度，这是非线性、动态、非连续对象。对于传统的PID等控制器是难以实现的。2变结构模糊控制器设计2．1控制系统的结构考虑到模糊逻辑控制器(FLC)具有不依赖于被控对象数学模型的优点，能够克服时变、非线性等因素的影响，对系统

7、参数变化具有较强的鲁棒性，因而本文研究了一种电子节气门的变结构模糊控制器，结构如图2所示。从图2可以看出，图1电子节气门结构图该控制系统是一个典型的闭环反馈控制，其中01．2电子节气门数学模型为电子节气门开度的期望值，而0表示位置传感设节气门开度角度为，系统总的转动惯器测量的实际开度值，控制系统可以依据控制误量，节气门转动的角速度03(t)，则可以用式(1)差e=0一0来调整控制量，从而实现电子节气门～(3)来描述该系统