節(jié)氣門是位于發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一道可控閥門,其開度的大小決定著進入發(fā)動機氣缸內(nèi)的空氣流量。在車輛運行過程中,發(fā)動機往往會根據(jù)實際工況調(diào)整進氣流量,使得氣缸內(nèi)的燃料和吸入的空氣保持在恰當?shù)谋壤?讓發(fā)動機可以工作在良好的狀態(tài)。電子節(jié)氣門作為一種新型節(jié)氣門,相較于傳統(tǒng)的機械式節(jié)氣門,能實現(xiàn)不同工況下更精確的節(jié)氣門開度控制,從而實現(xiàn)最佳空燃比,進一步提升汽車的動力性、經(jīng)濟性,減少尾氣等污染物的排放。本文旨在通過對電子節(jié)氣門系統(tǒng)進行建模、系統(tǒng)分析,從不同的角度提出先進控制算法,以提高電子節(jié)氣門開度控制的閉環(huán)系統(tǒng)性能。本文分析了電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)組成及工作原理,并建立了節(jié)氣門閥片旋轉(zhuǎn)角度和控制電壓間的二階數(shù)學模型。在此基礎(chǔ)上,首先研究了傳統(tǒng)PI控制在電子節(jié)氣門中的應用。研究結(jié)果表明,在摩擦非線性因素及外部擾動的作用下,PI控制難以滿足系統(tǒng)的高性能控制要求。為此,我們研究了基于干擾觀測器的電子節(jié)氣門復合控制方案,將摩擦等非線性因素作為系統(tǒng)集總擾動的一部分,通過對擾動的估計補償不僅處理了摩擦的影響,同時也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,仿真和實驗驗證了該控制方案的有效性。接著,為了優(yōu)化電子節(jié)氣門的控制性能,本文研究了基于模型預測控制的電子節(jié)氣門控制方案,通過引入二次型性能優(yōu)化指標得到滾動優(yōu)化的控制律。由于模型預測控制仍是一種基于模型的控制算法,建模時并未考慮外部干擾的影響,當系統(tǒng)存在強干擾時,預測模型的精度會顯著下降,從而導致控制效果不佳。為提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力,引入干擾觀測器觀測系統(tǒng)擾動,并將擾動估計值加入到預測模型中,使得預測輸出更接近實際輸出,減弱擾動帶來的影響。最后,考慮到電子節(jié)氣門實際工作過程中受到的干擾往往不限于常值或慢變干擾,我們研究了基于高階干擾觀測器的模型預測控制方案,通過引入高階干擾觀測器以估計變化速度更快、更復雜的高階時變干擾,進一步提高系統(tǒng)的抗干擾性能。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP273;U463.6
【部分圖文】：

最后綜合分析推導出對象的數(shù)學模型出數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)辨識和參數(shù)估計得到對的結(jié)構(gòu)組成及工作原理做了介紹，詳細分理分析法對電子節(jié)氣門進行了數(shù)學建模。是發(fā)動機管理系統(tǒng)的重要組成部分，其通流量的大小。所以，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)根源在于系統(tǒng)中存在的力矩，電子節(jié)氣門摩擦作用。重點分析這三個力矩來源對于進氣通道內(nèi)的一道可控閥門，上接空氣濾作用�？諝馔ㄟ^節(jié)氣門進入發(fā)動機氣缸后做功使得發(fā)動機能對外輸出動力，而燃料此節(jié)氣門是發(fā)動機中非常重要的元件。

圖 2-2 電子節(jié)氣門術(shù)的發(fā)展，汽車電子廠商設(shè)計了新型的傳統(tǒng)節(jié)氣門機械連接的方式，油門踏板傳感器將踏板位移量傳遞給 ECU，ECU旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)節(jié)氣門的開度控制。同時，時檢測閥片旋轉(zhuǎn)角度，并反饋給 ECU 更多的因素如路況、天氣、駕駛習慣等這有利于最佳空燃比的實現(xiàn)，從而提高汽量。此外，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)被整合車輛更復雜更高級的功能。正是由于有門逐步取代了傳統(tǒng)節(jié)氣門，被廣泛應用工作原理及工作原理的研究，是數(shù)學建模及后續(xù)的電子節(jié)氣門實物拆解圖，該款節(jié)氣門被

11(b)圖 2-3 電子節(jié)氣門實物拆解圖(a) 正面圖 (b) 底面圖節(jié)氣門的實物拆解圖中可以清楚看出其主要組成部件，主要有直流電位彈簧、傳動齒輪、節(jié)氣門位置傳感器等。下面我們將對節(jié)氣門各組紹。流電機機是電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，為閥門碟片的旋轉(zhuǎn)提供最初節(jié)氣門中驅(qū)動電機一般為小型永磁直流電機，由于傳統(tǒng)汽車電子控制系統(tǒng)電壓一般為 12V，所以這類電機額定電壓一般為 12V，圖 2-4 為節(jié)氣門的直流電機。
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本文編號：2852653