汽油机怠速复合模糊pid控制策略研究

长沙理工大学硕士学位论文汽油机怠速复合模糊-PID控制策略研究姓名：王立标申请学位级别：硕士专业：载运工具运用工程指导教师：李岳林20090301汽油机怠速复合模糊-PID控制策略研究作者：王立标学位授予单位：长沙理工大学相似文献(10条)1.期刊论文吴自明.WUZi-ming基于模糊神经网络的汽油机怠速控制-农机化研究2006,(12)针对发动机怠速工况的非线性、时变性和精确数学模型难以建立的特点,提出了怠速控制的模糊神经网络方法;利用模糊神经网络的模糊信息处理能力及自学习功能进行发动机怠速控制,给出了BP网络模型.实验结果表明:使用神经网络对汽油机进行怠速控制效果良好,鲁棒性强,可有效提高发动机怠速品质,改善发动机的性能指标.2.学位论文李雪松DA462汽油机单点电控燃油喷射标定及怠速控制的研究2002该文主要进行了DA462发动机的单点电控汽油喷射匹配标定实验,并结合该实验设计了一套DA462发动机的PID怠速控制系统.研究内容概括如下:1.汽油机怠速工况是提高经济性和排放性能的重要工况,对怠速控制的主要目标是在尽可能低的CO和HC的排放下,保持怠速工况在较低的转速下运转平稳.该文采用调整怠速旁通空气量的方法对怠速控制进行了研究.2.该文采用步进电机作为怠速旁通空气量的调节机构,设计了步进电机的硬件驱动电路.以转速信号和冷却水温信号作为输入量,以80C196KC单片机作为控制单元,成功地驱动了步进电机.3.设计了数字式PID控制器,编制了相应的控制软件,包括上下位机程序.4.对DA462汽油机进行了单点电控汽油喷射的匹配标定试验.通过分析不同转速、不负荷下的燃料调整特性,根据不同工况区域的匹配标定目标,进行了喷油脉宽的标定.3.会议论文樊林.裴普成.奉玮基于PID及模糊逻辑控制的汽油机怠速控制策略2002发动机的怠速性能大大影响了汽车的乘坐舒适性、排放性及燃油经济性.电控发动机的怠速性能依赖于控制软件的控制策略.本文介绍了结合使用变参数PID控制策略及模糊控制策略的电控汽油机怠速控制软件,对该软件的核心功能模块进行分析,最后给出了实车试验的结果.试验结果表明,使用该控制策略的怠速控制系统能使汽油机达到良好的怠速稳定性.4.学位论文张文强汽油机怠速滑模控制策略及其SIMULINK实现2006怠速是汽油机的一种重要工况，怠速控制是汽油机控制的最重要内容之一。本文研究了如何利用滑模控制方法来实现汽油机的怠速控制问题。论文首先综述了国内外研究汽油机怠速控制的各种先进控制策略，并介绍了滑模控制和神经网络的基本理论。之后，针对怠速传递函数简化模型的不足，选择了丹麦技术大学提出的高精度的汽油机怠速平均值模型，该模型在整个运行域上只有2～3％的误差，对同一汽油机采用不同进气歧管和喷油系统时也具有相同精度水平。接着，在不同负载下进行怠速仿真，获得汽油机怠速稳态工作点；用它离线训练BP神经网络，并在SIMULINK下生成BP神经网络模型，在控制仿真中由该BP神经网络在线计算怠速稳态工作点。然后，论文采用小偏差法对该模型在各稳态工作点进行线性化处理，并在SIMULINK下构建汽油机怠速在线仿真模型。在上述工作基础上，论文分别研究了三种怠速控制方法：(a)基于趋近率的滑模控制、(b)RBF神经滑模控制、(c)基于RBF神经网络的等效滑模控制，以减少或消除滑模控制固有的抖振；设计了控制器；构建了仿真系统；选择了点火提前角和怠速阀占空比二种控制变量；对(b)方法进行了SIMULINK仿真，对(c)方法进行了MATLAB仿真；在空载及六种不同类型的典型负载、空燃比和点火提前角均附加随机噪声的条件下，对(a)方法进行了SIMULINK仿真。结果表明：从控制变量上看，点火提前角仅适合于小负载情况，怠速阀占空比可适合于大负载情况；从控制性能看，三种方法都具有良好的鲁棒性，(b)和(c)的控制精度高于(a)且能消除抖振，但系统的动态品质差，过渡过程时间长，超调量大。这是因为RBF神经网络需一定时间来调整权值、基函数中心和宽度，故对此需进一步研究。为此，论文选择了(a)基于趋近率的滑模控制方法，采用Stateflow构建了汽油机怠速控制的SIMULINK仿真系统，实现了按负载大小自动选择点火提前角或怠速阀占空比来进行怠速滑模控制。仿真表明：怠速平均误差＜6rpm，均方差=1.721rpm，抖振幅度＜1rpm。最后，论文就研究中取得的成果和不足进行了总结，对后续研究也提出了相关的建议。5.期刊论文段晖辉.姜卓.卓斌.DUANHui-hui.JIANGZhuo.ZHUOBin汽油机集中式电子控制系统的研究-内燃机学报2001,19(1)介绍了基于上海大众M3.8.2系统研制出的新型汽油机集中式电子控制系统。该电子控制系统通过运用80C196单片机和可编程系统器件PSD402A1实现了对汽油机的多点燃油顺序喷射控制、无分电盘电子点火控制、怠速转速控制及空燃比闭环控制。试验结果表明，该电控系统不仅在硬件接口上与原系统完全兼容，而且通过现场可编程系统器件的运用使得系统具有体积更小、可靠性和抗干扰能力更强的特点。通过在上海大众AJR发动机上的标定试验表明，应用了本电控系统的汽油机，其动力性、经济性和排放指标基本达到了原系统的水平。6.学位论文李国勇电控汽油机智能控制策略及故障诊断的研究2007本文针对当前我国发动机控制技术的现状及实现电控化和降低排放污染物、减少故障的首要任务，通过对国内外汽油机电控系统研究发展的相关资料进行查找和分析，结合我们的实际状况，以德尔福4缸微型车汽油机电控系统和山西淮海机械厂生产的465Q电控汽油机作为研究对象，分别对其软、硬件进行了详细的剖析，从而获得电控软件的基本设计思想和方法。在此基础上，采用模糊控制、神经网络和预测控制等智能控制理论，选择汽油机电控系统的控制策略作为主攻方向，分别对汽油机电控系统的喷油、点火和怠速系统进行了系统的理论研究和大量的MATLAB仿真实验，对其进行分析与研究将有利于优选设计出一种高效实用的电控系统。另外针对电控汽油机故障的复杂性、多样性以及诊断信息存在模糊性的特点，设计了一种基于专家思想的模糊神经网络智能故障诊断系统。文中首先详细分析了465Q汽油机电控系统的结构、工作原理和控制策略，以及电子控制汽油机故障的种类、原因等。设计了465Q电控汽油机脉谱测量试验系统，在发动机实验台架上，利用德尔福汽车发动机电控系统PCHud测控软件，实际测取了465Q汽油机喷油和点火控制的最佳脉谱图。其次针对汽油机怠速控制系统的非线性、时变性、不确定性及不易建立精确数学模型的特点，研究了利用模糊控制理论控制发动机怠速的实验，设计了一种汽油机怠速转速模糊控制系统，在怠速控制系统中，采用模糊控制和PID控制相结合的思想，其中利用模糊控制实现宏观调节达到快速控制，利用PID实现微观调节达到精确控制，充分发挥了两者的优点。实验结果表明，该方法可以有效实现对发动机的怠速控制，怠速变化平稳，且具有很强的抗干扰能力。然后根据465Q发动机点火和喷油的最佳脉谱图，利用神经网络建立了465Q发动机在稳定工况下的点火和喷油系统的数学模型；并提出了多种对于发动机这种高度非线性系统进行点火和喷油控制的新方法和新策略。特别提出了一种神经网络自校正喷油控制系统，它既适用于以汽油作为燃料的发动机控制，来满足系统在不同工况下对空燃比的要求，也适用于以混合燃料(如汽油+甲醇)作为动力的发动机控制，来满足系统在汽油与甲醇不同的混合比下，灵活地设定其目标空燃比，实现对目标空燃比在某一范围内(5～30)任意连续设定的要求，同时也可满足缸内汽油直喷稀薄燃烧(空燃比17)技术的要求。仿真结果表明，该神经网络自校正喷油控制系统具有很好的自适应性、鲁棒性和快速性，且结构简单，占用内存少，在线训练时间短，运算速度快，学习能力强，可无差跟踪系统的目标设定值。它可以克服由于制造、磨损以及参数变化所造成的各种误差，且满足实时控制的快速要求。再者针对汽油机具有非线性、时变性、不确定性及不易建立精确数学模型的特点，研究了预测控制理论在汽油机喷油及点火控制系统中的应用，通过提出多种有效的隐式广义预测自适应控制方式，使汽油机实现了空燃比及爆震控制的精确要求。实验结果表明，在汽油机控制中，隐式广义预测自校正控制算法是一种可行的，效果很好的控制方法。另外针对电控汽油机故障多，复杂性高的特点，根据电控汽油机故障，应用改进的BP神经网络对电控汽油机进行故障诊断。实验结果表明对于电控汽油机的故障诊断而言，BP网络确为一种较为实用的网络，它具有很强的模式识别和分类能力。但由于电控汽油机故障具有复杂性、多样性、模糊性的特点，采用传统的以布尔代数为基础的二值逻辑显得过于粗糙不精确，因此在利用神经网络对电控汽油机进行故障诊断的基础上，引入模糊逻辑的概念，采用模糊隶属函数来描述这些故障的程度，将模糊逻辑与神经网络相结合，发挥其各自的优势，构造了一个模糊神经网络。诊断仿真结果表明采用模糊神经网络进行故障诊断，结果更精确、更加合理、可信度更高。另外，针对电控汽油机故障诊断的特点，结合专家系统的发展方向，研究了电控汽油机故障诊断专家系统的建造思路和算法。将专家思想很好的融合到模糊神经网络中，构造了基于模糊神经网络的电控汽油机故障诊断专家系统。该设计结合了人工神经网络、模糊逻辑理论以及专家系统各自的优点，具有很好的故障诊断能力。并运用MATLAB的图形用户界面(GUI)功能，设计了一种全新的模糊神经网络智能故障诊断专家系统及其人机交互界面，增加系统的易操作性，方便用户使用，更新系统简单直观。最后利用一种适用于以混合燃料作为动力的甲醇发动机台架实验系统，分析了改进后的甲醇发动机在燃用高比例M85(85％的甲醇和15％的汽油)甲醇汽油燃料时的发动机性能，并与原汽油机进行了对比试验。7.期刊论文樊林.裴普成.杨武.申琳.叶正茂电控汽油机怠速控制方式-汽车工程2002,24(6)针对怠速工况分别设计了变参数PID控制系统和模糊控制系统,并进行了实车试验对比.结果表明,怠速工况下,模糊控制方式比PID控制方式转速波动小,控制效果好.8.学位论文邹华电控汽油机控制策略分析与研究2005本文以4缸汽油机为研究对象,通过大量的试验与研究并提出一些可行控制逻辑,来改善电控汽油机在排放、燃油经济性和驾驶性等方面的综合性能.介绍了汽油机管理系统的零部件及其功能,并对燃油控制、点火控制和怠速控制这三大系统的控制逻辑做了试验与分析.本系统采用的是顺序燃油喷射方式,它能使燃油控制更为方便,在过渡工况时的优点更加突出.燃油控制系统的任务就在于根据汽油机不同的运行工况,算出每缸所需要的燃油量.这种算法是基于转速密度法的,只要知道汽油机排量,进气压力和温度即可算出基本喷油量.空燃比必须在冷起动时、催化器过热保护时、功率加浓时得到正确的控制.当汽油机充分暖机后,就可以使用理论空燃比.燃油闭环中,采用积分项和比例项同时控制的方式对燃油闭环进行修正.点火控制包括三大部分,即:充磁(即闭合角)控制、点火提前角控制和爆震控制.充磁时间必须让点火线圈有足够的充电时间,同时确保充磁时间不要超过设定门槛值,因为充磁时间太长会损坏点火线圈或驱动电路;另一方面,太短的充磁时间又会造成因点火能量不足而失火.点火提前角的计算必须准确,因为它对发动机的性能有着直接的影响,其值是由主点火提前角加上发动机在不同工况下的各种修正后得到的.爆震控制是当检测到发动机发生爆震时采用推迟点火提前角的方式来保护发动机.怠速转速控制逻辑是用于控制节气门关闭后的发动机转速.控制逻辑必须保证发动机在怠速时不熄火;怠速有负载变化时,发动机转速维持稳定;节气门由开到关或由关到开的过程中过渡平顺.在本系统中,ECU通过控制安装在节流阀体上的步进电机怠速阀来调节旁通空气量的.在不同的运转条件下,通过控制怠速阀的伸缩量来调节所需要的进气量,这些进气量是根据节气门位置、车速、冷却水温度、进气压力、发动机转速等一些条件运算而来.在闭环怠速控制中,当发动机转速偏高或偏低时,ECU使用发动机的实际转