电子节气门的前馈-反馈复合控制器的开发.pdf

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1、第40卷第4期2011年8月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSrHONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．4Aug．2011电子节气门的前馈一反馈复合控制器的开发+戴能红蒋元广段俊强(上汽商用车技术中心南汽研究院江苏南京210028)摘要：电子节气门的快速精确控制是混合动力汽车控制效果优化的关键技术之一。当前能实现的节气门控制方法存在超调大，响应时间长等缺陷。本文提出一种前馈一反馈控制算法，针对某型号节气门．确定合适的PWM波周期后，以PWM占空比为输出控制量，设计了前馈一反馈控制器，实验结果验证其有效

2、性，且其具有良好的实时性和精确性。关键词：电子节气门PWM波前馈一反馈控制中图分类号：TK413．4+4文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)04一O006-05DevelopmentofFeedforward-feedbackCompositeControllerforElectronicThrottleDaiNenghong-JiangYuanguang-DuanJunqiangNACResearchInstitute，SAICCommercialVehicleTechnicalCenter(Nanjing，Jiangsu，

3、210028，China)Abstract：Fastandaccuratecontrolofelectronicthrottleisoneofthekeytechnologiestooptimizehybridelee-tricvehicle．Therearesomeshortcomingsincurrentrealizablemethodstocontrolthrottle，suchaslargeover-shootandlongresponsetime．Inthispaper，feedforward-feedbackcontrolmetho

4、disproposed．For$omeelec-tronicthwtde，afeedforward-feedbackcontrollerisdesigned，whichusesdutyofPWM嫡thproperperiod鹊controlvariable．Experimentalresultshowsthatthecontrolleriseffective，andhasgoodaccuracyandreal—timeperformance．Keywords：Electronicthrottle，PWM，feedforward·feedback

5、control引言在汽车实现节能减排的大背景下，国内外纷纷研究开发混合动力汽车。国内自主研发的混合动力汽车，对发动机功率、扭矩的控制主要是通过改装电子节气门并按整车控制要求控制节气门来实现的。发动机控制技术壁垒的存在与混合动力研发的需要促进了国内自主研发节气门控制器。回位弹簧的实际非线性阻尼特性以及阀门受到的动态变化的进气阻力特性，使得当前常用的PID控制方法不能很好地实现节气门阀对其目标开度的精确跟随，而且使用过程中节气门机械系统的磨损会削弱这种精确性⋯；近来出现一些先进的控制方法，如模糊滑模控制、模糊逻辑控制、智能积分PID控制等，但中低端

6、芯片无法实现这些复杂算法，目前都停留在仿真阶段，部分用高端芯片实现上述先进控制技术的节气门控制系统，实验中仍有较大开度误差陋．3】。基于此，本文提出前馈与反馈相结合的控制策略，针对某型号电子节气门开发出以FreescaleMC9S12D64为主芯片的电子节气门控制系·基金项目：江苏省自然科学基金(BK2009482)；国家高技术研究发展计划(s63计翅)(200$AA!lAi22)。作者简介：藏能红(1985一)，女，助理工程师，主要研究方向为混合动力汽车整车控制。第4期戴能红等：电子节气门的前馈一反馈复合控制器的开发7统，实验表明，在其控制下

7、的节气门能快速、稳定、准确地跟随目标开度。1电子节气门结构及其控制原理电子节气门体结构及其控制系统原理图如图1所示。圈勰I削PWMI瓣1砰⋯I统16209卜_—呻节气门实际开度小齿轮}肿p间齿轮忻眦刚丝篮些竖廿扇形齿轮l弹簧图1电子节气门及其控制原理示意图电子节气门由直流电机、减速齿轮组、回位弹簧、位置传感器、节气门阀组成。直流电机通过减速齿轮组带动节气门阀克服来自回位弹簧等的阻力到一定的开度；回位弹簧给节气门阀提供回复力，保证了直流电机不出力或执行机构故障时，节气门可从任何开度被拉回至初始状态，此时节气门有一个较小的开度，称为自然开度；位置传

8、感器将节气门开度转换为电信号输入控制系统。控制系统根据目标开度及当前节气门实际开度，按一定的控制策略计算出合适的PWM波占空比并输出相应的PWM波控制