基于模型参考自适应控制与扩张状态观测器的电子节气门控制

针对传统的电子节气门控制方法在参数变化时难以保持良好的控制性能问题,提出一种基于模型参考自适应控制与扩张状态观测器的电子节气门控制方法.首先,基于Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应控制器(model reference adaptive controller, MRAC),增强电子节气门系统的适应能力;然后,引入扩张状态观测器(extended state observer, ESO)对摩擦力矩和气流冲击等扰动进行估计,并将扰动估计值作为前馈补偿项,形成MRAC+ESO复合控制方法;最后,通过仿真实验验证了所提控制方法的有效性.     

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.     

基于逆系统方法的非线性系统故障调节

针对一类多输入多输出非线性可逆系统,提出一种基于逆系统原理的故障调节方法.该方法通过设计被控对象的自适应观测器来估计执行器故障,并根据故障估计值,基于逆系统方法产生附加控制律对逆系统进行调节补偿,使得被控对象和经调节后逆系统的串联仍能保持为无故障时的伪线性系统模型,从而在无需改变系统正常控制器参数的情形下,方便地实现对执行器故障的良好性能容错目标.     

汽车电子节气门Back-stepping滑模控制器设计

建立包含黏滞摩擦模型、复位弹簧模型及齿轮间隙模型的电子节气门系统的数学模型,并针对节气门系统的非线性特性设计了基于非线性终端滑模面的Back-steeping滑模控制器,可以提高系统收敛速度,降低系统误差并消除系统抖动。同时,针对控制系统中不确定扰动及电子节气门阀板角速度和电机电流不可测量变量设计了非线性扩张状态观测器,实现了系统不可测量变量和不确定扰动准确估计。通过搭建ds PACE快速控制原型环境,并针对电子节气门的实际应用工况对设计的控制器进行了实验验证。实验结果表明所设计Back-stepping滑模控制器对目标角度跟踪精度高,收敛速度快且无超调,可以满足电子节气门的控制要求。     

高速开关阀控制的电液式节气门执行器

研究了一种利用高速开关阀对节气门进行电子控制的系统方案。使用电液式执行器作为节气门控制的执行机构，利用高速开关阀对执行器进行连续的流量控制。建立了控制系统的数学模型。关于高速开关阀的开启时间所引起的精确定位问题，通过在控制器中加入非线性补偿环节的方法予以补偿。文中还对节气门位置控制中，被控对象的主要影响参数进行了讨论。数字仿真和装车道路试验，证明了该控制系统的实用性和可行性。     

电子节气门的自适应前馈-反馈复合控制器设计

针对具有复位弹簧和摩擦本征非线性特性的电子节气门系统,设计了一种自适应前馈-反馈复合控制器,以实现节气门的高精度位置跟踪控制。复合控制器由前馈控制器、非线性自适应补偿器和PID反馈控制器组成,是基于Lyapunov稳定性理论和自适应Backstepping技术推导获得的。因此,所设计的控制器既具有PID控制只使用输出位置检测信号反馈的优点,又避免了控制非线性系统时传统PID增益参数确定的标定与试凑。控制器的有效性通过仿真给出了验证。     

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.     

控制时滞与测量时滞采样系统的最优扰动抑制

研究在持续外部扰动作用下,具有控制时滞和测量时滞的采样线性系统前馈-反馈最优扰动抑制控制器设计问题.首先将采样系统离散化为时滞离散系统,再利用模型转换将时滞离散系统转换为无时滞系统;对转换后的系统设计前馈-反馈最优控制器,证明其存在唯一性;通过求解Riccati矩阵方程和Stein方程,设计含控制记忆项的最优控制律,利用控制记忆项补偿时滞对系统产生的影响;然后通过构造降维状态观测器解决前馈控制物理不可实现以及状态不完全可测的问题.最后通过仿真示例,证实运用模型转换方法所设计的最优扰动抑制控制器,能够有效地补偿时滞给系统带来的影响,并实现扰动抑制.     

增程式电动汽车电子节气门连续逼近滑膜控制器设计

增程式电动汽车是混合动力汽车的重要方向之一。为了提高增程式电动汽车电子节气门控制性能,且控制效果不随电子节气门特性变化而变差,基于电子节气门非线性特性,建立面向控制器设计的非线性模型;应用递推平均滤波法对待跟踪开度信号和节气门位置反馈信号进行滤波,采用切换控制率构造电子节气门经典滑膜控制器。针对经典滑膜控制器会产生颤振的问题,对切换控制率在滑膜面附近进行连续逼近,设计了基于平滑控制率的电子节气门连续逼近滑膜控制器。其后应用不变集理论分析控制系统的稳定性,并给出连续逼近滑膜控制器参数选取原则。通过实验验证所设计控制器的实时性和有效性,结果表明,所设计的连续逼近滑膜控制器能够有效抑制颤振现象,很好地实现电子节气门的跟踪控制,控制效果对模型精确度依赖性不高,不随电子节气门特性变化而变差。     

基于H∞鲁棒控制原理的电动助力转向系统研究

针对汽车电动助力转向系统是一个非线性的多输入输出系统的特点，提出了H∞鲁棒控制方法，首先对电动助力转向系统的动力学模型进行不确定性分析，然后建立了状态空间方程和增广被控对象矩阵；在此基础上用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响，最后通过计算机模拟的结果表明，设计的控制器使闭环系统有好的性能及稳定的鲁棒性。     

基于Matlab/Simulink的电子节气门控制系统仿真

介绍汽车电子节气门控制系统的结构组成和控制原理,建立基于Matlab/Simulink的动态仿真模型。针对电子节气门控制系统的非线性特点,设计变结构滑模控制器,并进行仿真分析,控制性能可以满足实车使用要求。     

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。     

基于自抗扰控制技术的电子节气门控制

为解决传统线性控制器无法满足汽车电子节气门控制要求的问题,利用自抗扰控制技术进行了电子节气门非线性控制器研究。首先根据博世公司的电子节气门性能指标,给出了参考过渡过程和采样时间的选取准则;然后通过将建模误差等不确定性看作加性外部扰动,利用扩张状态观测器实时估计出作用于系统的扰动总和,并给予补偿。仿真表明,基于自抗扰控制技术的控制方法能够很好地实现电子节气门的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于FPGA的电子节气门控制器硬件设计与实现

针对电子节气门控制系统对控制器的快速性、 低成本、 微型化等控制性能的要求, 通过现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)实现控制器的硬件设计, 在发展较为成熟的增量式PID(Proportional, Integral, Differential)算法基础上加入积分分离环节, 利用高级综合工具Catapult C实现了基于FPGA全硬件方案的积分分离PID控制器。设计制作了AD/DA采集板, 实现了基于FPGA的积分分离PID控制器与电子节气门之间的数据通信, 并进行了电子节气门的实物跟踪控制实验。实验结果表明, 基于FPGA的全硬件积分分离PID控制器实现了电子节气门跟踪控制, 提高了控制器的运算精度。     

考虑电子节气门开度的车辆队列纵向协同控制

针对车辆动力学模型,在车用无线通信技术（vehicle to everything,V2X）条件下设计了一种新的车辆队列纵向协同控制器,进行了理论分析与实验验证。基于三阶车辆模型,考虑前车跟随车通信拓扑,设计了一种考虑电子节气门开度的车辆队列纵向协同控制器,分析了系统稳定性和串稳定性以及电子节气门开度对稳定性的影响;针对网联车辆队列控制,开发了PreScan和Matlab/Simulink的联合仿真平台和车联网设备的实验平台,开展了仿真和实验验证。研究结果表明,所提控制器能够实现车辆队列控制的目标,但在现场实验中,车辆在加速度、速度和车辆间距的变化上不如仿真实验中光滑且严格收敛,在实验安全及误差范围内仍呈现出一致性的趋势,验证了所提控制器的有效性。     

火电机组协调系统的非线性串级控制研究

为了克服大型火电机组汽包型锅炉生产过程中存在的非线性强和指令响应慢的缺点,构造了一种非线性串级控制结构：外控制环以主汽压力为控制对象,将其控制器输出作为汽包压力设定值;内控制环则依据汽包压力与其设定值的偏差的大小调节锅炉的供给燃料量.仿真表明：与PI控制相比,在本设计系统的控制下,主汽压力的动态响应速度更快、超调量更小;当主汽压力受到0.1MW外扰作用及模型失配20%的情况时,非线性串级控制系统仍具有良好的大范围升、降负荷指令跟踪性能和稳定性.     

电子节气门鲁棒滑模控制仿真研究

针对电子节气门系统的非线性环节和外部干扰复杂多变的问题,结合电子节气门的结构特点,建立了电子节气门数学模型,提出了一种基于指数趋近律的非线性鲁棒滑模控制,并对其进行了控制仿真.实验结果表明,基于指数趋近律的滑模鲁棒控制不仅能满足快速到达期望节气门开度,实现高精度控制等要求,而且可以增强电子节气门系统对外界干扰的鲁棒性.