发动机怠速PID控制研究毕业设计

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1、目录1绪论11.1汽车电子技术的发展与现状21.2怠速控制发展状况21.3怠速控制的要求22汽车发动机怠速控制系统42.1怠速工况分析32.2怠速不良表现42.3怠速控制过程42.4怠速控制策略53汽车发动机怠速模型63.1国外采用的发动机怠速模型53.2国内采用的发动机怠速模型93.3本课题采用的发动机怠速模型104PID控制器144.1PID控制简介144.2PID控制器参数的整定155Matlab介绍165.1MATLANB简介165.2SIMULINK简介165.3SIMULINK建模方法165.4SIMULINK建模具体步骤176基于

2、SIMULINK的怠速PID控制仿真186.1仿真模型的建立186.2仿真结果分析206.3发动机怠速稳定性分析217结论.23参考文献..............................................................24致谢..................................................................26附录..................................................................27351

3、绪论1.1汽车电子技术的发展与现状汽车工业100多年来一直占据发达国家支柱产业的地位。一方面，汽车工业的发展迫切需要新科学、新技术的支持；另一方面，新科学、新技术又需要找到用武之地，以扩大其产业发展。所以，从电子工业诞生开始，两者就紧密地联系在一起，成为世界工业的两大支柱。70年代，电子技术取得了一系列突破性进展。1973年，Intel4位CPUI4004和8位CPUI8008相继问世；1975年，8位单片集成的CPUI8048问世；1976年，16KBRAM问世；1978年，64KBRAM问世；1979年,16位CPUI8086问世。电子工业

4、的迅速发展为汽车电子技术的发展提供了可能。而同时,汽车保有量的增加使大气污染问题日益严重。1960年，美国加州制定了世界上第一个汽车排放污染限制法规。1968年,美国颁布了联邦排放法规。这些法规一再修订，限制越来越严格。继美国之后，欧洲和日本也相继制定出排放法规。在70年代,还发生了1973年和1979年的两次石油危机。1978年，美国又颁布了联邦燃油经济性法规。这些法规的颁布对汽车工业造成了巨大的压力。而传统的机械改良方式是无法逾越这些障碍的。在这样的历史背景下，形成了70年代汽车电子技术蓬勃发展的局面。70年代发动机电子技术发展的一些情况。

5、在80年代,微机技术有了更长足的发展。继1983年Intel16位CPUI8096问世后，Motorola公司又于1984年和1987年分别推出32位CPUMC68020和MC68030。与此同时,内存芯片也从1983年的256KB、1985年的1MB增长到1988年的4MBRAM。微机速度、字长和内存容量的飞速增长，为以微机为“大脑”的发动机集中控制系统提供了基石。在这期间，各种发动机的控制系统功能日趋完善，且从单一的发动机集中控制，发展到包括自动变速器的动力总成控制，再发展到整车集中控制。今天,美国几乎100%的轿车都采用了电子控制;日本和

6、欧洲紧随其后,电子控制的轿车占其出厂轿车的比率也接近100%。1.2怠速控制发展状况汽车在城市中行驶时,经常会遇到交通拥挤的状况，此时发动机多处于怠速工况。发动机的怠速油耗约占整个工况油耗的30%。因此，过去人们一直以降低怠速转速为目标来改善发动机的经济性。但是，汽油机的怠速工况由于需要供给较浓的混合气，燃烧不完全，所以怠速工况是产生CO和HC有害排放物的主要工况。而且,怠速转速越低，废气的稀释作用越明显，这会使CO和HC的排放浓度进一步增加。提高怠速转速对减少CO和HC的排放是有利的。怠速转速从700r/min提高到800r/min，CO下降

7、10%，HC排放量下降15%。因此，汽油机怠速控制的目标应为在尽可能低的CO和HC排放下，保持怠速工况在较低的转速下运转平稳。另外,还应考虑冷车启动、空调及电气负荷、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况都会引起怠速转速的变化，使发动机运转不稳定甚至熄火。35当前,对怠速控制策略的要求主要包括以下几个方面：a．在所有可能的工况条件下提供理想的怠速空气量。b．及时补偿发动机的负荷变化。c．防止发动机的失速。d．采用维持最低怠速与减速空气量控制等方式,以取得良好的燃油经济性。e．采用急减速时增加空气量等方式改善排放.f．对于零件老化及各车异性等所

8、致的差异能自动地进行补偿，以减少周期性调整的要求.g．改善车辆的可驾驶性.传统的化油器采用单独的怠速系，由怠速空气量孔和怠速孔共同调节以供应怠速时较浓