基于粒子群优化算法的模糊神经分数阶PID电子节气门控制器设计

针对汽车电子节气门的精确跟踪控制问题, 建立了面向控制器设计的非线性模型,分析了摩擦非线性以及LH 非线性对电子节气门位置的影响.采用模糊神经分数阶PID 控制方法设计了电子节气门非线性控制器,并利用粒子群优化算法对控制器参数进行优化.最后将扰动考虑在内进行了仿真实验,仿真实验表明基于模糊神经分数阶PID的控制方法能够很好地实现电子节气门控制.     

基于滑模控制的发动机电子节气门研究

电子节气门是车用发动机的一个十分重要的装置,为提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放,已经被广泛应用于汽车发动机上。电子节气门是一个典型的非线性系统,结合电子节气门的结构特点,在MATLAB/Simulink平台上建立了动态仿真模型,建立了节气门控制器的数学模型,设计了基于滑模控制的电子节气门控制器,并与PID控制结果进行比较。结果表明,采用滑模控制能克服系统中的非线性和不确定性,节气门开度从小到大的阶跃变化时,无超调而且稳态误差小,能迅速地获得预期节气门的开度。     

基于滑模控制的发动机电子节气门研究

电子节气门是车用发动机的一个十分重要的装置,为提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放,已经广泛应用于汽车发动机上.电子节气门是一个典型的非线性系统,结合电子节气门的结构特点,在MATLAB/Simulink平台上建立了动态仿真模型.建立了节气门控制器的数学模型,设计了基于滑模控制的电子节气门控制器,并与PID控制结果进行比较.结果表明,采用滑模控制能克服系统中的非线性和不确定性.节气门开度从小到大的阶跃变化时,无超调,而且稳态误差小,能迅速地获得预期节气门的开度.     

基于发动机平均值模型的进气歧管模型仿真精度分析研究

精确计量汽油机进气系统的空气流动状态是实现空燃比精准控制的前提。在利用发动机平均值模型建模时,会根据实际需要将进气系统简化为绝热模型或是传热模型。结合这一情况,对进气歧管绝热和传热进行了相应的模型分析。具体分析了汽油机在利用平均值模型进行建模时,进气系统是否需要考虑热量交换。利用MATLAB/Simulink软件建立发动机进气系统模型。经过分析得出:当发动机平均值模型用在稳态工况时,可以将模型简化为绝热情况。当发动机平均值模型用在瞬态工况时,以采用进气歧管换热模型为宜。     

涡轮增压天然气发动机电控系统进气模型研究

针对天然气发动机普遍采用的进气充量标定方法精度和可移植性不高的问题,以一台潍柴WP10NG336涡轮增压火花点燃单点喷射全电控天然气发动机为研究对象,研究了基于物理模型的适合天然气发动机的进气充量模型。在平均值模型的假设基础上,采用折合气体流量描述进气过程,将进气过程流经缸内的气体细分为回流废气、扫气废气、倒流废气、始终驻留废气和新鲜折合气体,对涡轮增压器、节气门、进气管、排气管和气缸进行综合建模,并通过进气惯性对充量的影响来对模型进行简单修正。为验证模型的精确性,开展了针对WP10NG336天然气发动机的台架试验。试验结果表明,本文所提出的进气模型误差范围在4%以内,在占用较少计算资源的情况下能够准确地估计各种工作条件下发动机的实际稳态进气充量。     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

基于模型的汽油机电子节气门控制器设计

摘要： 建立了电子节气门系统模型，并通过系统辨识方法得出模型参数.根据被控电子节气门的摩擦力和非线性回位弹簧模型，设计了前馈非线性补偿控制器.将经过前馈非线性补偿后的电子节气门系统简化成线性系统，并对该线性系统进行H无穷控制器的设计.对设计的H无穷控制器进行离散化，并加入比例控制环节来弥补控制器离散化导致的性能下降.经过试验验证，在前馈非线性补偿器、H无穷控制器和比例控制的作用下，被控电子节气门的性能达到了设计需求.     

基于GT-Power的某汽油机低速性能提研究

应用GT-Power软件建立了某汽油机的整机结构仿真模型,利用该模型对发动机的外特性进行仿真模拟,将仿真结果与试验数据进行对比,验证了该模型的准确性.在此基础上,对该汽油机的进气歧管长度、凸轮轴型线、可变气门正时、进气道结构等参数进行调整与优化,以提升该发动机低速的扭矩、降低外特性最低比油耗.并通过试验验证了方案的可行性,为产品的性能提升指明了方向、降低开发成本.     

4190Z_LC型船用中速柴油机平均值模型仿真

基于MATLAB/Simulink仿真平台,根据柴油机的实验数据,在平均值模型基础上,建立4190ZLC型增压中速柴油机动态仿真模型;并与原机实验数据进行对比,验证该仿真模型的正确性.最后利用该模型仿真分析柴油机在功率从20 k W到220 k W,燃油消耗率、涡轮出口温度、中冷后压力、中冷后进气温度、进气流量、扭矩随着功率变化的趋势.     

基于气动减阻和散热需求的主动格栅优化设计

主动进气格栅可通过控制车辆前端进气开口面积提升燃油经济性。不同车辆行驶工况下的格栅转角和风扇转速控制是主动格栅研究中的一大难点。首先结合风洞试验与数值仿真验证了计算流体力学模拟与发动机冷却系统一维模型的精度,其次通过最优拉丁超立方抽样和神经网络拟合方法构建了主动格栅转角、冷却风扇转速、车速与阻力系数、冷却风速间的近似模型,将其输入至冷却系统模型中,根据实时的发动机冷却需求提供空气流量,并选择阻力系数最小的转角组合进行控制,最终可实现在不同环境温度下使循环工况燃油降比在0.6%～0.7%。     

增压汽油机面向控制的充量模型及其数值标定

缸内进气量作为电控系统喷油和空燃比前馈控制的基础，对扭矩控制和排放性能至关重要。为了更简便、准确地估算缸内进气量，提出一种面向控制的充量模型，并基于Simulink软件完成该模型的搭建。引入GT-POWER仿真工具辅助标定，完成对充量模型中进气道传热因子、缸内驻留废气关键参数和气门实际流通面积的标定。最后将充量模型计算结果分别与仿真结果及台架试验结果验证对比，提出的充量模型稳态进气量的计算误差均在5%以内，表明提出的充量模型为发动机系统控制提供了一种较为可行的方法。     

基于融合模型的柴油机空气管理系统故障诊断

柴油机作为重要的动力机械,其性能监测和故障诊断得到重视。而柴油机空气管理系统故障包括进气系统漏气、堵塞和EGR阀卡涩等故障将会导致恶化和经济性下降。针对空气管理系统具有较强的非线性,无法建立精确地数学模型等问题,建立了基于数学模型和数据驱动模型的融合模型,针对进气歧管漏气、中冷器堵塞,EGR阀卡滞等故障进行诊断研究。采用机理建模的方法建立EGR流量模型、充气系数模型和基于数据驱动建模的方法建立充气系数模型、进气压力波动幅值模型,利用奇偶方程法进行残差生成器的设计并生成三个残差信号,通过仿真分析可得到故障和残差值之间的映射矩阵,最后,采用模糊推理的方法进行故障诊断。研究结果表明：所构建的故障诊断系统能准确的诊断出空气管理系统的漏气直径为5mm、堵塞至进气流量减少10%和EGR阀卡滞故障在关闭状态。     

EGR涡轮增压柴油机的进气未燃空气质量分数估计

为解决车用EGR涡轮增压柴油机进气未燃空气质量分数无法直接测量的问题,提出了一种估计未燃空气质量分数的方法.在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机动态模型的基础上,设计了EGR流量的高增益观测器,为进气歧管未燃空气质量分数的准确估计奠定基础;基于进排气歧管未燃空气质量分数的动态方程,设计了柴油机未燃空气质量分数的全维状态观测器,并基于李雅普诺夫稳定性理论,对设计的观测器进行了稳定性分析.分析结果表明,设计的观测器是一渐近稳定系统,可以用于对未燃空气质量分数进行估计.利用GT-Power仿真数据以及试验数据对设计的EGR流量观测器和未燃空气质量分数观测器进行验证.结果表明,设计的观测器能够对参数进行准确估计,估计误差在3%以内,满足柴油机控制系统的需求.      

摩托车发动机VVT系统参数的设计与优化

针对中小排量摩托车发动机的特点,研制了可切换双进气正时参数VVT系统.以发动机工作过程循环模拟为基础,通过嵌入VVT机构运行模式和控制策略的系统参数,分析了VVT结构参数、控制参数、以及相应运转参数对发动机性能的影响,对VVT系统高速和低速工况的进气迟闭角、气阀升程、切换转速等参数进行了优化设计.研究表明,在JH125摩托车发动机上装载所设计的可切换双进气正时参数VVT系统,可有效提高其整个转速工况范围的动力性指标.     

单缸发动机进气特性仿真与实验研究

分析了单缸发动机进气系统的工作原理,通过台架实验研究了进气道内气体的剧烈波动现象.在此基础上,讨论了单缸发动机进气道内气体剧烈波动现象的产生原因.运用理想气体方程、速度-密度方程和质量守恒方程建立了进气管内气体运动的动力学模型,通过Matlab/Simulink软件对该系统进行数值仿真.台架实验对比分析表明,基于速度-密度法的单缸发动机进气系统仿真模型对于进气量的测量具有较高的准确性,并可以在进气压力波动剧烈的情况下较好地反映出循环进气量.     

内流场环境的方程式赛车进气歧管优化设计

发动机进气系统作为制约整车动力系统主要性能的子系统,成为进行车辆动力性能提升中设计优化的关键之一。基于此,研究开展了赛车环境下进气歧管相关尺寸参数对进气效果的分析。基于已有发动机实体,研究首先构建了完整的发动机数字分析模型获得理论分析的基准尺寸参数,而后耦合发动机其他性能指标参数,通过发动机台架试验验证仿真结果的准确性。最后,通过单因素变量控制法定量分析进气歧管长度与内径等几何参数变量对进气歧管在发动机设计性能影响的具体关系。结果表明基于数字模型分析的结果具有较高的力学逼真度,研究可以为后续赛车以及乘用车设计中发动机行性能提升提供参考。     

船用柴油机增压器喘振的计算与特性分析

为研究压气机喘振的特点和影响因素,在现有船用四冲程柴油机仿真模型基础上,对压气机系统的模型进行改进,建立可以预测压气机喘振动态特性的仿真模型,提出确定压气机非稳定工况特性曲线的方法.柴油机在变工况下压气机发生喘振的仿真计算表明:柴油机的进气流通面积减小会造成压气机喘振,流通面积越小,喘振周期越短;空气流经压气机的时间延迟会影响压气机喘振的振幅,但不会改变喘振的周期;柴油机进气管的容积对喘振的振幅无影响,但会改变喘振的周期.计算结果和实验数据基本吻合.     

湿式双离合器自动变速器换挡控制与仿真分析

建立了湿式双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)换挡过程系统动力学模型,针对湿式双离合器系统的高度非线性、难以建立精确数学模型等特点,设计了多规则因子模糊控制器。制定了湿式双离合器换挡过程控制策略,该控制策略通过综合控制发动机和离合器压力来完成换挡过程中的动力切换。基于Matlab/Simulink软件平台,建立了湿式DCT传动系统的仿真模型,对换挡过程进行了仿真。结果表明,该控制策略能够满足DCT换挡过程的要求,并且控制器的跟踪性能良好。最后,讨论了换挡控制的影响因素。     

二次补气和配气相位对摩托车发动机怠速稳定性和动力性的影响

为分析一款摩托车发动机加装二次补气装置后怠速稳定性提升的原因,利用数值模拟方法建立原机仿真模型,通过对仿真模型标定表明该模型具有较高的模拟精度,在此模型基础上,建立二次补气发动机仿真模型。利用以上模型分析二次补气对怠速稳定性的影响,发现原机怠速不稳的主要原因为其残余废气系数过高。为解决原机怠速不稳问题,从配气相位出发,研究在对原机动力性影响较小的情况下降低残余废气系数的方法。结果表明:将排气相位整体提前可以将残余废气系数降至二次补气发动机的水平,且扭矩下降最大值不超过2%。     

自动调节式发动机进气管试验

通过对４９２ＱＳ汽油机进气管的结构分析，设计带有节门的新型进气管，使其随转速的变化能自动打开或关闭，利用模拟计算的结果，在理论上进行分析对比，优化出最佳进气管。同时对原机的进气管也进行模拟计算。在此基础上对不同长度的进气管进行模拟计算，然后按优化的长度加工进气管，并设计了节门控制电路。最后对原机进气管和新设计的进气管装机进行实测。试验结果表明利用节门的打开和关闭可使发动机能兼顾高低转速时的性能指标