汽油机的非线性怠速控制方法研究

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1、清华大学硕士学位论文汽油机的非线性怠速控制方法研究姓名：惠庆申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：欧阳明高2002.5.1摘要对于汽车控制工程师和研究者来说，发动机怠速控制被认为是最具挑战性的问题之一。这是由于怠速控制对于汽车的许多重要设计性能都有很大的影响，如燃油的经济性，排放，燃烧的稳定性以及振动，噪声的控制。(国外每年有关发动机怠速控制的论文层出不穷，控制方法也是多种多样，但其中能在发动机电控单元上实现的却很少。国内对怠速控制问题的研究还处于起步阶段，缺乏对其进行系统和深入的研究介本文基于这些情况进行了多点顺序燃油喷射汽油机

2、的怠速控制问题研究，设计了四种非线性怠速控制器，并通过发动机台架实验以及仿真实验评价了各个控制器的控制效果。·本文主要考虑的四种非线性控制方式依次为变增益比例一积分一微分(PID)控制，PID型的模糊逻辑控制，基于发动机平均值模型的滑模控制和基于神经网络的滑模自适应控制。变增益PID控制是传统的线性PID控制的扩展，但本质上是非线性控制器;PID型的模糊逻辑控制器是基于模糊逻辑规则的控制器，这两种控制器的特点是不需要发动机的数学模型。基于发动机平均值模型的滑模控制器是运用简单的滑模控制理论，结合简单的离散发动机模型而进行控制。与此相对照，基

3、于神经网络的滑模自适应控制器则运用神经网络和自适应控制方法，对发动机进行在线辨识和控制，相应的算法复杂程度更高，计算量更大。本文完成了所设计的其中三种算法在D491Q发动机上的控制实现和匹配标定工作，并比较了各个算法实验结果。限于硬件原因而不能在发动机上实现的算法则给出了仿真结果。实验结果表明，本文所设计的各种控制策略工作有效，控制程序运行稳定，标定数据合理，可使发动机怠速稳定性能得到明显的改善。、关键词:怠速控制PID控制模糊逻辑控制滑模控制AbstractTheengineidlespeedcontrol(ISC)hasbeencons

4、ideredasoneofthemostchallengingissuesforautomotivecontrolengineersandresearchersduetoitssignificantimpactonmanyimportantvehicledesignattributessuchasfueleconomy,emission,combustionstability,andvibration,noisecontrol.ItcomesasnosurprisethatthisISCproblemisstudiedinmanyliter

5、atureseachyear.Variouscontroldesignscanbefoundforidlespeedregulation.However,itisquiteraretoseethatthoseISCapproachesimplementonElectronicControlUnits(ECU).Bycontrast,domesticburgeoningresearchesjustbegin,lackingsystematicandprofoundstudiesonit.Basedonaboveinformationthist

6、hesispresentedfourkindsofnonlinearidlespeedcontrollersbystudyingtheISCproblemforagasolineenginewithMulti-portSequentialFuelInjection.Theperformancesofthesecontrollerswereevaluatedviaexperimentresultsontheenginestandandsimulationresultsonthecomputer.Thefourmajor-concernedco

7、ntrollersareproportional-integral-derivative(PID)controlwithvariablegains,PID-likefuzzylogiccontrol,engine-mean-value-model(EMVM)basedslidingmodecontrol(SMC)andneural-network(NN)basedadaptiveSMC.AlthoughPIDcontrolwithvariablegainsisanextensionoftraditionallinearPIDcontrol,

8、theessenceofthismethodisnonlinear.ThePID-likefuzzycontrollerisbasedonfuzzylogicrules.Thec