汽車發(fā)動機空燃比控制和速度控制的方法研究.pdf

1、汽車空燃比控制和轉(zhuǎn)速控制是發(fā)動機控制系統(tǒng)中的兩個重要問題。為了使汽車滿足一定的排放要求，同時具有良好的駕駛性能，需要對發(fā)動機的空燃比和轉(zhuǎn)速進行控制。這是因為三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率在可燃混合氣的化學當量比上達到最高，所以需要控制發(fā)動機的空燃比在這一理論值附近，減少廢氣排放。對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行有效控制不僅可以減輕駕駛員的疲勞，減少交通事故的發(fā)生，還能夠節(jié)省燃料從而提高發(fā)動機的經(jīng)濟性能。轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)已被廣泛的應用到汽車上。
　　本文的

2、主要研究內(nèi)容分為三個部分，包括利用Matlab中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱函數(shù)建立發(fā)動機空燃比系統(tǒng)模型，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的空燃比控制器的設計，以及利用反饋線性化理論設計發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制器。
　　發(fā)動機控制系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的非線性系統(tǒng)，空燃比控制系統(tǒng)的模型具有參數(shù)不確定性和時變非線性，傳統(tǒng)的辨識模型的方法很難應用。為此，本文考慮應用神經(jīng)網(wǎng)絡來建立空燃比模型。利用en-DYNA發(fā)動機動力學仿真環(huán)境獲得建模數(shù)據(jù)，通過訓練神經(jīng)網(wǎng)絡學習樣本數(shù)

3、據(jù)，利用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱函數(shù)建立了正確的發(fā)動機空燃比神經(jīng)網(wǎng)絡模型，其中對神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練算法、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及訓練結(jié)果的驗證等內(nèi)容進行了探討。
　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡的控制算法簡單，魯棒性較強，適合于發(fā)動機這樣的有純時延、開環(huán)漸進穩(wěn)定的非線性對象。針對空燃比瞬態(tài)控制中的燃油動力學以及時滯的影響設計神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法，采用離線訓練得到的權值作為在線訓練時的權值初值，編制了在線訓練算法，實現(xiàn)了實時控制。通過擾動及噪聲實驗來驗證其自適應性。

4、仿真結(jié)果表明將所設計的神經(jīng)網(wǎng)絡應用于發(fā)動機空燃比控制是可行的。
　　發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制品質(zhì)的好壞直接影響到汽車運行的經(jīng)濟性和舒適性，然而發(fā)動機是一個典型的非線性動力學系統(tǒng)，要得到對轉(zhuǎn)速的控制性能相當困難。本文應用反饋線性化的思想，基于發(fā)動機物理模型和實際數(shù)據(jù)建立了一個非線性發(fā)動機速度控制模型，通過坐標變換與狀態(tài)反饋，實現(xiàn)了發(fā)動機速度控制系統(tǒng)的線性化。仿真結(jié)果表明，在控制器作用下，發(fā)動機在各種負載情況下，能夠保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速在要求的轉(zhuǎn)速附