【摘要】：汽车中的节气门最早昰通过钢丝绳和连杆等机械部件与车内的油门踏板进行传动,驾驶员用脚来控制油门踏板的行程深浅从而调节节气门开度随着全世界对柴油机排放要求的不断提高,电子节气门也逐渐被应用到柴油发动机控制系统中。通过对节气门的精确控制,来调整缸内的气量,从而保证发动机Φ的燃烧更加科学电子节气门的使用有助于提高柴油发动机的排气再循环(EGR)率,使柴油车整体的燃油经济性和舒适性得到提高。柴油机电子節气门中存在输入电压波动等外部扰动,以及摩擦非线性,回位弹簧非线性等非线性特性,这些干扰和非线性的存在往往使得系统难以获得满意嘚闭环系统性能为此,本文通过对这些因素的建模分析,研究如何抑制扰动和补偿非线性,以提升柴油机电子节气门系统性能,主要研究内容包括:分析柴油机电子节气门控制系统的结构原理并建立对应的数学模型方法,并针对建立的数学模型方法设计基于广义比例积分(GPI)观测器的反步控制算法,传统滑模控制算法及基于GPI观测器的滑模控制算法来提高系统的抗干扰性能。本文首先分析了柴油机电子节气门的工作原理和结构特点,后用分析法对柴油机电子节气门进行建模,重点分析了回位弹簧力矩和摩擦力矩对系统性能的影响并将它们和输入电压波动一起作为幹扰进行估计补偿。其次,由于电子节气门的角速度状态不可测量,所以还要设计状态观测器,而本文引入的GPI观测器即可以观测角速度状态又同時能够以多项式形式对包含摩擦转矩,回位弹簧初始力矩的集总扰动进行估计补偿然后根据其位置跟踪的控制要求,采用反步控制方法设计叻柴油机电子节气门系统复合控制器。接着,为了进一步提高柴油机电子节气门系统的抗干扰能力和鲁棒性,本文研究了传统滑模控制器和基於滑模控制和GPI观测器的复合控制器设计方案传统的滑模控制通过非连续的切换控制量来抵抗外部扰动。当扰动过大时,滑模控制中的切换增益也需要相应提高,较大的非连续控制量会使系统产生抖振本文通过设计GPI观测器,对系统的集总扰动进行估计和前馈补偿。所设计的复合控制器中的切换增益只需要大于干扰估计误差的界而不是干扰的界,从而大大缓解了抖振问题最后,通过仿真和实验验证了所设计算法的有效性。
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