基于模型的廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及硬件在環(huán)仿真.pdf

1、NOx是內(nèi)燃機(jī)主要排放污染物之一，世界各國(guó)的排放法規(guī)都對(duì)NOx排放做了嚴(yán)格的規(guī)定。廢氣再循環(huán)(EGR)是目前應(yīng)用最廣泛的NOx凈化技術(shù)，圍繞著電控EGR控制策略的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用，國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行了比較深入的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)也在電控EGR系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、匹配、應(yīng)用等方面開(kāi)展了初步的研究。
　　 在分析各種EGR控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了以EGR閥開(kāi)度為反饋信號(hào)的閉環(huán)控制方案。設(shè)計(jì)了通信、控制、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)和診斷模塊，編寫(xiě)了EGR控制

2、程序，設(shè)計(jì)了傳感器信號(hào)發(fā)生器，搭建了EGR控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真平臺(tái)。
　　 為了克服傳統(tǒng)EGR閥開(kāi)度控制突變性強(qiáng)、瞬態(tài)響應(yīng)差的不足，選用線性EGR閥，分析了該系統(tǒng)的工作過(guò)程、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和PWM控制規(guī)律。采用最小二乘法，建立了EGR控制系統(tǒng)的物理模型，在Simulink軟件環(huán)境中，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)平均值模型，便于后續(xù)控制器性能測(cè)試和硬件在環(huán)仿真。
　　 基于控制系統(tǒng)的頻域理論，設(shè)計(jì)了基于模糊PID的改進(jìn)型Smith預(yù)估控制器。

3、在基本Smith預(yù)估控制的基礎(chǔ)上，采用系統(tǒng)輸出的變化率與預(yù)估器輸出變化率的比值，判斷被控對(duì)象增益的變化趨勢(shì)，在線修正控制器和預(yù)估模型增益，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增益預(yù)估自適應(yīng)。結(jié)合EGR系統(tǒng)的物理模型，進(jìn)行了控制器軟件在環(huán)測(cè)試。結(jié)果表明，控制器具有很好的魯棒性和瞬態(tài)響應(yīng)特性，對(duì)非線性EGR系統(tǒng)的時(shí)滯現(xiàn)象有很好抑制作用。
　　 基于產(chǎn)品級(jí)ECU硬件的快速原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以電子節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、轉(zhuǎn)速、冷卻水溫和進(jìn)氣流量作為輸入信號(hào)，EGR閥位置作為反

4、饋信號(hào)，編寫(xiě)了閉環(huán)EGR控制程序。設(shè)計(jì)了CAN通信、傳感器信號(hào)診斷、執(zhí)行器診斷和執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)等功能模塊，便于后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控策略的開(kāi)發(fā)。
　　 分析了在環(huán)仿真的信號(hào)需求，設(shè)計(jì)了傳感器信號(hào)發(fā)生器。采用硬件電路和程序，模擬產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣流量、凸輪軸相位等常用傳感器信號(hào)，并與ECU硬件、標(biāo)定軟件進(jìn)行CAN通信。
　　 建立了EGR制器硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，測(cè)試了傳感器信號(hào)發(fā)生器的工作狀態(tài)和EGR控制器的響應(yīng)特