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基于进气量估计的发动机空燃比控制
| 论文题名： | 基于进气量估计的发动机空燃比控制 |
| 关键词： | 汽车发动机;空燃比;气缸;进气量估计;输出反馈控制 |
| 摘要： | 在污染日益严重的今天，有关排放的法规相继制定，各国对汽车以及发动机的性能提出了更为严格的要求。研究表明，空燃比控制是影响发动机动力性，经济性和排放性的重要因素。 本文针对发动机空燃比的控制问题进行了综述，分析了发动机空燃比控制的研究现状。研究表明影响空燃比精准控制的主要原因是气缸进气量估计问题。由于进入气缸中的空气不能直接测量，并且系统中还存在传输时滞，都对进气量的估计增加了难度。本文提出了基于进气量估计的输出反馈控制方法。该方法具有较好的快速性，同时，通过输出反馈控制可以有效减小偏差，具有良好的控制效果。 首先，分析了发动机工作原理，并建立了面向控制的发动机模型，包括节气门处的空气质量流量模型以及进气歧管压力模型。同时，考虑到氧传感器自身的延迟和响应特性，对其进行了建模和分析。 其次，本文详细研究了发动机气缸瞬态进气量估计算法。考虑到发动机系统的实时性，详细分析了造成发动机喷油指令延迟的原因，为了消除由油路时滞造成的偏差，提高发动机空燃比控制精度，设计了基于进气歧管压力的发动机气缸进气量估计和预测算法。并且设计了基于氧传感器的气缸进气量估计的PI闭环误差补偿。利用该预测算法对空燃比进行前馈控制，并在仿真软件en-DYNA中进行了仿真验证，前馈偏差明显减小。 考虑到系统中存在的参数不确定性以及模型的不确定性，需要对系统加入反馈控制。本文将采用最优H∝输出反馈控制策略对空燃比进行反馈控制。首先，介绍了最优控制问题的基本结构，其次进行了混合灵敏度函数的设计以及加权函数的选择，最终得到最优H∝输出反馈控制的传递函数。最后，将前馈控制和反馈控制得到的喷油量相加，输入到被控对象中，从而实现对空燃比的精准控制。经过仿真验证，该控制器具有良好的鲁棒性，在瞬态过程，可以有效减小超调，控制效果较好。 本文提出的基于气缸进气量估计的输出反馈控制方法，可以有效减小偏差，并适用于发动机的不同工况，对实际工程上的空燃比控制具有一定的参考意义。 |
| 作者： | 武斌斌 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 齐志远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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