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基于混合系统理论的发动机怠速控制
| 论文题名： | 基于混合系统理论的发动机怠速控制 |
| 关键词： | 混合系统理论;汽车发动机;怠速控制;enDYNA软件 |
| 摘要： | 汽车在道路上行使，经常会因为某种原因暂时停车，而保持汽车的发动机仍以一个稳定的低转速在运行，进而为车内的用电设备提供动力，比如在等待红绿灯或堵车的情况下。这时，汽车发动机就处于怠速工况。随着道路交通的复杂性越来越高，发动机处于怠速工况的时间也将会越来越长。所以，汽车发动机的怠速工况是发动机运行的一种主要工况。同时，对于发动机的怠速控制也有着非常实际的应用意义。 在众多的发动机模型中，平均值模型作为发动机的怠速控制模型受到了广泛的应用，同时也取得了较好的控制效果。平均值模型反映了发动机运行一段时间内的平均动态，它不能够体现发动机的离散特性。从这一角度来讲，平均值模型并没有真正的反映发动机的冲程特性。随着控制理论的发展，从混合系统的角度来研究发动机怠速的思想逐渐受到了人们的关注。 本文基于混合系统理论的方法，针对4缸4冲程直列式火花塞点火汽油机，同时考虑了发动机的连续特性与离散特性。将随时间连续变化的动态用一阶微分方程与一阶代数方程描述，而将发动机中的离散特性用有限状态机来描述。通过混合系统建模理论给出了发动机怠速的混合模型，并以发动机商业软件enDYNA为平台，通过比较说明了混合模型的正确性。 根据发动机怠速工况的特性，通过用带有最小驻留时间和最大驻留时间的Switchingsystem混合模型来近似怠速的混合模型，并将怠速的控制要求转化为Switchingsystem混合模型的安全性问题。 针对用多面体表示的集合，基于系统的可达性分析，给出了求取离散时间Switchingsystem混合模型的最大安全集的改进算法，并给出了相应的满足安全性的混合控制律，分析了该控制器结构。 最后，将针对Switchingsystem混合模型设计的安全性混合控制方法运用到发动机怠速混合模型上，通过仿真说明了混合方法的有效性。 |
| 作者： | 范国伟 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 刘志远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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