汽油機(jī)怠速工況建模及控制.pdf

1、在汽油機(jī)運(yùn)行過程中，大部分污染排放物的產(chǎn)生及30%的燃油消耗是在怠速工況下進(jìn)行的，所以汽油機(jī)怠速控制一直是一個(gè)熱點(diǎn)。怠速控制的主要目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在怠速工況下穩(wěn)定在期望的轉(zhuǎn)速。怠速工況下汽油機(jī)受到的外界干擾力矩很多，既有電動(dòng)車窗、電加熱座椅等產(chǎn)生的小力矩干擾，又有轉(zhuǎn)向助力、車載空調(diào)等產(chǎn)生的大力矩干擾，特別是車載電子設(shè)備的日益增多，使得汽油機(jī)的怠速控制越來越困難。本文以4缸汽油機(jī)為研究對(duì)象，通過對(duì)汽油機(jī)怠速工況的深入分析，基于系統(tǒng)辨識(shí)

2、的思想建立了汽油機(jī)平均值怠速模型。針對(duì)怠速模型非線性的特點(diǎn)，本文利用微分幾何的方法對(duì)怠速模型進(jìn)行了線性化。針對(duì)汽油機(jī)怠速工況下存在的干擾力矩的特點(diǎn)，本文運(yùn)用H_∞控制思想設(shè)計(jì)了一個(gè)魯棒怠速控制器。本文在結(jié)合理論建模法和系統(tǒng)辨識(shí)法的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了汽油機(jī)平均值怠速模型。本文中建立的汽油機(jī)怠速模型既保留了系統(tǒng)辨識(shí)法建立的模型準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，又具有理論模型解析性的特點(diǎn)，是一個(gè)面向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型。利用微分幾何的方法對(duì)非線性模型進(jìn)行精確反

3、饋線性化的本質(zhì)是尋找一組新的狀態(tài)變量，使原非線性系統(tǒng)在該組狀態(tài)變量下成為線性系統(tǒng)。本文對(duì)線性化后的怠速模型的新狀態(tài)變量在汽油機(jī)系統(tǒng)中的物理意義進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上得出了存在外界力矩干擾的怠速模型的線性化形式。汽油機(jī)怠速工況下受到的干擾力矩來自于車載設(shè)備，如空調(diào)、轉(zhuǎn)向助力等。這類干擾力矩具有不確定性和能量有界的特點(diǎn)。針對(duì)系統(tǒng)干擾的這一特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了怠速控制器，仿真結(jié)果表明，該控制器對(duì)汽油機(jī)怠速工況下受到的力矩干擾具有很好的抑制效果。H