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。     

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。     

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.     

电子节气门的非奇异快速终端滑模控制

为了提高汽车电子节气门开度控制的响应速度和精确度,研究与设计了一种非奇异快速终端滑模控制策略.建立了电子节气门控制系统的非线性数学模型;利用节气门阀片实际开度与期望开度的误差及误差的导数设计非奇异快速终端滑模面和终端吸引子,使用扩张状态观测器估计开度的一阶导数,设计了不存在奇异控制量且收敛快速的节气门非奇异快速终端滑模控制器,证明了这种控制器的李雅普若夫稳定性;对4种参考输入信号使用非奇异快速终端滑模控制和普通滑模控制在MATLAB/simulink中进行了仿真.仿真结果表明,相比于普通滑模控制方法,非奇异快速终端滑模控制方法具有更短的调节时间和更小的跟踪误差,在4种参考输入信号的作用下,普通滑模控制器需要1s甚至1.2s的时间才可基本实现跟踪,且跟踪误差较大,而非奇异快速终端滑模控制器可确保电子节气门开度在0.1s实现对参考信号的跟踪,且跟踪误差的绝对值小于0.2°,同时冲击扰动信号作用下的仿真结果表明非奇异快速终端滑模控制器具有较好的鲁棒性.     

一类非线性不确定时滞系统的多模型切换H∞跟踪控制

考虑了当系统存在不确定和外界干扰的情况下,一类非线性不确定时变时滞系统的多模型切换H∞跟踪控制的设计问题。利用时滞T-S模糊模型对非线性不确定时滞系统进行建模,将输入空间划分为若干个区域,在每一区域内设计局部T-S模型和控制器,这样在模糊规则数相同的情况下由于模糊论域的变小从而提高了逼近精度;在不确定性满足增益有界的条件下,得到了该类时变时滞非线性系统满足闭环稳定和H∞跟踪控制性能的充分条件,通过求解一组线性矩阵不等式(LMI),获得模糊H∞跟踪控制律,基于Lyapunov稳定性理论,证明了在此控制律下闭环系统渐进稳定;根据所选定的变量,通过多模型切换控制,将相应的区域控制器切换为全局控制器,而其他控制器不起作用,实现对整体非线性系统的逼近与控制。     

基于切换模型的跳变负载下电机自适应控制

基于负载反复切换的电机模型设计了参考模型自适应跟踪控制器.首先,构建电机的切换系统数学模型,并将负载更替看作切换信号.其次,对切换系统进行自适应控制器设计,解决了负载切换后出现的误差瞬增问题,保证了系统的渐进跟踪.最后,给出仿真算例,验证所设计控制器的性能,并说明了切换信号对系统动态特性造成的影响.     

电子节气门滑模变结构控制方法研究

针对当前电子节气门因复位弹簧而引起的非线性特性问题,结合电子节气门的结构,分析了其变结构非线性特征,采用基于滑模控制的非线性控制方法,给出了该方法的里雅普诺夫稳定性证明.对电子节气门的经典PID(Proportional Integral Derivative)控制、变速PID和滑模控制进行了实验比较.在以16位80C196KC单片机为核心控制器的控制板上试验表明,变速PID在节气门开度从小到大的阶跃变化时,无超调量,在从大到小的阶跃变化时,超调量为4.8%,而滑模控制在节气门开度从小到大阶跃时,无超调量,从大到小变化时,超调量为1%.滑模控制法对电子节气门的非线性具有较好的控制效果.     

汽车电子节气门控制器开发

介绍了电子节气门的结构和驱动原理,设计了电子节气门控制器的软硬件.在电子节气门试验台上进行了试验,试验结果证明控制器的动态响应满足设计指标.利用系统辨识的方法获得了电子节气门控制系统的数学模型,分析了电子节气门控制系统的动态特性,证明设计的控制器满足控制要求.     

电子节气门仿真控制

简要介绍了电子节气门技术的发展情况、系统的典型结构和工作原理,分析了电子节气门系统机械结构中存在的非线性问题,建立了其数学模型,设计了3种控制器(PID控制器、模糊控制器、滑动模态控制器)并进行了仿真.对仿真结果进行分析表明,PID控制器的控制精度较差,而且超调严重;模糊控制器具有较好地跟踪性,但存在一定的滞后现象;滑动模态控制器具有和模糊控制器相当的跟踪性能而且滞后得到了较好的改善,可以较好地满足控制要求.     

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。     

自适应巡航执行机构在环仿真跟随控制器设计

为解决自适应巡航控制快速原型开发并提高仿真系统精度,建立了包含电子节气门与主动制动等硬件在内的执行机构在环仿真系统. 利用模糊前馈与PI反馈设计了以距离偏差和速度偏差为输入,基于加速度控制的前车跟随控制器,使主车保持安全车距跟随前车车速行驶,利用执行机构在环仿真系统对开发的前车跟随控制器进行了验证. 结果表明仿真系统运行正常,前车跟随控制器可完成对主车的控制,并对主车参数的变化及环境扰动具有一定的抗干扰能力.      

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.     

电力电子系统控制电路参数离散最优化

将电力电子系统的最优控制问题变换为参数最优化问题。以正激开关稳压电源为例，建立其控制器小信号离散参数最优化模型，应用一种离散非线性规划算法求解。得到在加权ＩＳＥ最小意义下并在工程上可实现的控制器最优参数。用ＳＰＩＣＥ－２仿真，比较了用连续与离散两种非线性优化算法设计的正激开关电源瞬态响应及频率特性．     

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。     

基于油门与制动的轮式移动机器人纵向速度控制

建立了基于油门与制动的轮式移动机器人纵向控制系统，通过油门加速与制动减速的切换实现机器人对期望速度的跟踪，提出了一种模糊人挡制动算法，将查模糊控制表得到的控制量进行实时滤波，并将滤波后的控制量按一定规则分档，使制动踏板呈阶跃式运动，以防止制动过程中制动踏板的频繁往复抖动，实验结果表明，模糊分挡控制算法有效地降低甚至完全消除了制动踏板的抖动，同时，成功地实现了制动减速与油门加速的平稳切换。