基于二階滑模的發(fā)動機轉速控制研究.pdf

1、發(fā)動機作為車輛動力之源,其性能決定著車輛的整體性能,隨著現(xiàn)代車輛性能要求的不斷提高,這對發(fā)動機全工況內轉速控制提出了更高的要求,控制要求的提高就需要更先進的控制理論和控制方法。為此,本文提出采用二階滑模變結構控制算法來設計發(fā)動機轉速控制器,并從軟件仿真和硬件仿真兩個角度對控制效果進行了驗證。
　　 基于Crossley和Cook提出的一種低頻范圍內四缸四沖程汽油發(fā)動機數學模型,通過對模型的分析總結了發(fā)動機扭矩輸出與發(fā)動機轉速及節(jié)

2、氣門開度之間的近似非線性模型,基于該模型利用發(fā)動機測控臺架測取實驗數據,采用多元逐步回歸辨識方法建立了汽油發(fā)動機的扭矩特性模型。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下對發(fā)動機扭矩特性模型進行了階躍響應仿真,并與實際發(fā)動機的數據進行了比較,結果表明所建模型能夠較好的反應實際發(fā)動機的工作特性,為轉速控制器的設計和仿真打下了基礎。
　　 闡述了高階滑模變結構控制的發(fā)展及其基本理論,重點介紹了二階滑模變結構控制的基本理論及幾種常用控

3、制算法、一階魯棒精確微分器的設計理論及相關定理?；诎l(fā)動機的非線性數學模型分別設計了轉速控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)一階滑模控制器和二階滑模超螺旋控制器,針對滑模算法中系統(tǒng)誤差微分值的需求,設計了一階魯棒精確微分器對系統(tǒng)誤差進行實時微分計算。在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了幾種控制器的仿真模型,依據性能評價指標對其控制效果進行了驗證,并與傳統(tǒng)PID控制器的控制效果進行比較分析,主要從光滑連續(xù)信號跟蹤能力、不連續(xù)方波信號跟蹤能力、負載突變時

4、系統(tǒng)魯棒性及系統(tǒng)參數變化時的魯棒性等幾個方面進行了對比分析,分析結果表明了二階滑模超螺旋控制算法相比其它算法的優(yōu)異性及傳統(tǒng)一階滑模算法應用在發(fā)動機轉速控制系統(tǒng)中的不足。
　　 簡單介紹了Matlab/xPCTarget硬件在環(huán)仿真平臺,基于該平臺設計并搭建了發(fā)動機轉速控制硬件在環(huán)仿真系統(tǒng),依據xPCTarget環(huán)境下設備驅動開發(fā)流程分別設計了發(fā)動機轉速采集驅動、節(jié)氣門控制驅動等模塊。建立了二階滑模超螺旋控制器的硬件在環(huán)仿真模型,