汽油发动机空燃比模糊控制及其实验研究

针对复杂工况下汽油发动机空燃比的非线性与不确定性,提出基于旁通空气补偿法的电控系统方案以降低化油器式汽油发动机的有害尾气排放量;研究了空燃比电子控制系统及其控制策略,论述了系统模糊控制器中的关键参数即变量隶属度函数的确定,其方法是:通过实验测定发动机转速的波动,根据多组转速测定数值点分布的疏密程度以确定其隶属度函数,符合模糊控制的设计原则;采用MATLAB对所设计的模糊控制器进行仿真和参数优化.发动机台架实验结果表明:该空燃比控制系统及其控制策略对于化油器发动机降低有害气体排放量,提高燃油经济性效果明显;基于模糊控制理论的研究方法对发动机的空燃比控制是快速、直接和有效的.     

基于改进模糊PID算法的空燃比控制策略研究

对发动机瞬态工况空燃比进行控制时,由于单缸汽油机本身固有的非线性和时滞环节,传统PID控制很难取得满意的效果,本文构造了一种带动态补偿的模糊PID控制器.首先搭建了单缸机仿真模型,并将模糊PID控制算法应用于空燃比控制中,以适应系统的非线性;然后针对单缸机系统中固有的时滞环节提出一种动态时滞补偿器,以降低时滞环节对系统的影响;再将该时滞补偿器耦合于模糊PID控制器中,应用于单缸机瞬态工况下的空燃比控制.仿真结果表明,改进的模糊PID控制器不仅能补偿系统中时滞环节带来的非最小相位影响,而且能很好地适应发动机系统的非线性特征,从而使控制系统的稳定性、准确性、快速性均得到了很大的改善.     

燃气发动机空燃比控制策略研究

燃气发动机混合气中煤层气浓度、压力或温度发生变化时,空燃比随之发生变化.为了控制发动机空燃比,使其在煤层气理论空燃比17.2附近波动,提出了空燃比控制策略.对基于PID控制和CMAC PID并行控制的两种策略进行了仿真,由仿真结果看出,后者较前者稳态误差小,控制精度高.     

神经网络在汽油机瞬态空燃比控制中的应用

为了对稀薄燃烧汽油机的瞬态空燃比进行精确控制，提出了一个稀燃汽油机空燃比神经网络一滑模控制方案，该方案采用神经网络实现对瞬态过程中实际进入气缸内进气量的精确预测和进气管内油膜动态特性的前馈补偿．在一台稀燃发动机上进行了瞬态空燃比实验，节气门急速变化时的空燃比超调最大为1个空燃比单位，最小为0．2个空燃比单位；空燃比调整时间一般在3s以内，最快可达到1s．控制结果达到了对稀燃发动机瞬态空燃比的精确控制．     

低温燃烧汽油机瞬态空燃比主动抗扰控制

为了实现对废气稀释低温燃烧汽油机瞬态空燃比的有效控制,提出了一种动态进气量观测器和主动抗扰控制(ADRC)的前馈反馈控制策略.进气量观测器揭示了进气前回流对进气歧管状态参数的影响规律,采用状态观测的方法实现了对缸内充气效率的动态跟踪.ADRC作为反馈环节,能够实时估计并补偿影响空燃比的内外部扰动,实现了对空燃比的闭环精确控制.实验结果表明,相比于传统的静态补偿和PID前馈反馈策略,该方案在转速变化的各种瞬态工况下提高了空燃比的控制精度.     

煤层气发动机空燃比控制算法研究

对二维插值、PID、自适应和模糊控制等空燃比控制算法进行比较,提出了基于C8051F005单片机的空然比PID闭环控制方法.采用氧传感器信号作为反馈量,对喷油量和喷油定时进行修正,控制空燃比.结果表明,空燃比PID闭环控制方法可进一步提高燃气发动机的动力性,降低排放.     

稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制及实验

提高电控汽油机空燃比控制精度是改善发动机燃油经济性、动力性和降低尾气污染的关键环节．针对稀薄燃烧汽油机的工作原理,提出了一个稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制方案,并对方案中的各环节进行了详细描述．采用自行开发的发动机电控系统,在一台稀燃发动机上进行了实验,并对实验结果进行了分析．实验结果表明,采用滑模-神经网络方案对稀薄燃烧发动机空燃比进行控制,不仅可以提高准稳态时发动机的空燃比控制精度．而且可以降低过渡过程的空燃比超调．节气门急速变化时的空燃比超调最大为1个空燃比单位,最小为0．2个空燃比单位,大大优于车用电控系统的控制结果．     

基于ECU的汽车化油器空燃比调节装置的研究

介绍了一种基于ECU控制的化油器空燃比调节装置,其内部集成有ECU单元及负荷传感器、发动机水温及转速测量电路、空燃比调节阀等,与氧传感器构成多工况空燃比调节系统,来保证发动机工作时的空燃比精度。     

基于自适应PSO优化的空燃比神经网络预测控制

为解决空燃比传输延迟的问题,该文提出一种基于自适应扩展粒子群优化的空燃比预测控制策略.采用多粒子策略来提高算法的全局收敛性,通过对控制参数的自适应调整来加快算法的收敛速度.在多粒子策略中,每个粒子的更新受更多其他粒子的影响;在自适应策略中,控制参数随着迭代次数的增加而逐渐减小.以HQ495发动机为实验对象,仿真结果表明在节气门小范围变化时,空燃比误差低于1%;在节气门大范围变化时,空燃比误差低于2%.该方法实现了对空燃比的精确预测控制,有效地改善了汽油机过渡工况排放性能.     

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。     

火电厂锅炉给水系统性能评价

推导了前馈-反馈控制系统性能评价的理论过程,将此评价方法应用到火电厂锅炉给水控制系统中,并对评价结果进行了分析.分析结果表明：前馈控制器的加入可抑制可测噪声的影响,从而减小输出方差,提高系统的性能.但是,前馈控制器必须设计合理,否则会降低系统的性能.此外,控制系统性能评价可以指导控制器参数的选择.     

基于NARX的SI发动机空燃比非线性模型预测控制

针对SI(Spark Ignition)发动机空燃比(AFR: Air-Fuel Ratio)控制精度低、无法自适应等问题, 提出了基于NARX(Nonlinear Auto Regressive model with eXogenous inputs) 模型的非线性模型预测控制(NMPC: Nonlinear Model Predict Control)方法。利用渐消记忆递推最小二乘(RLS: Recursive Least Squares)算法对NARX 模型进行辨识, 基于NARX 模型对SI 发动机的AFR 进行非线性模型预测控制。该方法辨识精度高, 可通过NARX 模型数学结构直接计算最优控制序列, 从而提高系统的控制精度。同时, 采用Matlab 对均值发动机模型(MVEM:Mean Value Engine Model)进行仿真实验, 并与采用Volterra 模型的PI(Proportional Integral)控制器算法进行对比。仿真结果证明, 该算法控制效果比基于Volterra 模型和传统的PI 控制器的控制效果超调量小, 调节时间短, 更加具有工程实际应用性。     

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.     

受扰线性离散时滞系统的最优控制设计

研究含外部确定扰动的线性离散时滞系统的最优控制问题.采用逐次逼近算法给出了系统前馈反馈最优控制律的设计方法,利用扰动观测器解决了最优控制律的物理可实现问题.仿真算例表明,该算法有效并容易实现,且对外部确定扰动的鲁棒性优于反馈最优控制.     

直拉式可逆冷轧实验轧机张力控制技术

直拉式可逆冷轧实验轧机的张力控制仅使用张力反馈进行闭环控制无法兼顾速度匹配和张力稳定的要求.研究发现采用速度前馈加张力反馈的组合控制技术,可以很好地解决这一问题.前馈控制器是根据轧制速度设定值计算伺服阀流量设定值,进而计算出伺服阀开口度.反馈控制采用一个PI控制器,根据张力偏差,计算伺服阀开口度.将前馈和反馈控制量叠加后作为张力液压缸伺服阀开口度的总设定值.该技术在某450mm直拉式冷轧实验轧机的张力控制中取得了很好的效果.     

汽车主动悬架系统的前馈反馈最优控制及其仿真

研究汽车主动悬架系统的线性二次型前馈反馈最优控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过引入外部扰动补偿向量,给出了系统的有限时域前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和前馈补偿项构成,其中前馈项用于补偿路面扰动对系统的影响.控制器的反馈和前馈增益可通过求解矩阵微分方程得到.仿真算例说明了该方法的有效性.     

高速伺服注塑机成型过程预测迭代学习控制

将学习控制应用于高精密快速伺服注塑机成型过程，根据成型过程的特点设计了一个预测迭代学习控制器，并利用先前得到的系统模型对算法进行仿真．控制器由前馈和反馈控制两部分组成，引入滤波器用于增强学习控制器的鲁棒性．将预测学习控制算法在伺服注塑机上进行了实验．实验和仿真结果表明，该预测学习算法对提高成型过程的位置重复精度效果明显．     

液压张力温轧实验轧机薄带在线加热温度控制

采用电阻加热的方法对试样施加低电压大电流实现在线加热.为保证薄板加热过程中的测温精度和温度均匀性,设计了接触式测温仪和双回路加热装置.温度控制器采用前馈控制器和反馈控制器相结合的方式,以薄板电阻加热时的热平衡方程为基础进行前馈控制器设计,反馈控制采用PID控制器,将前馈和反馈控制量叠加后作为温度控制器的总设定值.该技术能够满足试样加热速率和温度控制精度的要求,通过在轧制过程中持续补温,提高试样的温度均匀性.     

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.     

基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡.为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果.仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性.