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发动机控制系统智能容错控制研究
| 论文题名： | 发动机控制系统智能容错控制研究 |
| 关键词： | 二冲程发动机;容错控制;电磁脉冲防护;全局快速终端滑模;神经网络 |
| 摘要： | 随着科技的发展，发动机所处的电磁环境越来越复杂，而发动机控制系统主要由电子控制装置、执行器和传感器构成，极易受到电磁脉冲的干扰，使发动机的安全受到严重威胁。现阶段，进行电磁脉冲防护主要从屏蔽和硬件防护入手，这些手段虽能避免电子器件被直接损坏，在一定程度上提升发动机控制系统抵抗电磁脉冲干扰的能力。但某些频段的电磁脉冲依然能够通过线束耦合的方式进入控制系统，干扰执行器控制信号和传感器输出信号，影响发动机控制系统进行正确决策，威胁发动机运行安全。因此，在屏蔽措施和硬件防护的基础上对发动机控制系统进行智能容错研究，从软件方面提高电磁脉冲防护能力是必要的。 本文以二冲程发动机控制系统为研究对象，针对受到电磁脉冲干扰的执行器电子节气门及传感器，分别进行了容错研究，并在电子控制装置中得到了实现。 对电磁脉冲环境中场线耦合问题进行了讨论，将屏蔽线缆分为内外两个传输线系统，建立了场线耦合模型，在CST仿真平台中进行了屏蔽三芯线和屏蔽双芯线的终端响应仿真，并结合等效大电流注入试验，得到了用于仿真和实验的电磁脉冲模拟干扰信号。 分析了电子节气门的基本结构与工作原理，建立了电子节气门数学模型，采用带遗忘因子的递推最小二乘法对电子节气门进行参数辨识，得到了数学模型中所需的参数；以电子节气门数学模型为基础，建立了电子节气门全局快速终端滑模容错控制器，在未受干扰和受到干扰的情况下，分别进行了节气门开度跟踪响应仿真，仿真验证了该容错控制器具有较小的跟踪误差和良好的抗干扰能力；在电子节气门控制信号中注入电磁脉冲模拟干扰，进行了电子节气门容错控制实验，实验结果表明，全局快速终端滑模容错控制器具有较好的容错能力，能够有效抵抗电磁脉冲的干扰。 基于在线径向基函数神经网络(OnlineRadialBasisFunctionNeuralNetwork,Online-RBFNN)智能算法，提出了发动机温度传感器智能容错控制方案，其核心是Online-RBFNN发动机动态模型框架，该框架能够进行在线学习，在发动机发生退化时仍能保证较高精度，利用开源数据集仿真验证了该动态模型框架的特点；利用二冲程发动机台架数据建立了二冲程发动机动态模型，在此基础上建立了传感器智能容错控制器，并进行了半物理仿真，对温度传感器输出信号注入电磁脉冲模拟干扰，仿真结果表明，基于Online-RBFNN算法的传感器智能容错控制方案能够有效隔离受干扰的传感器信号，并能够较准确地重构信号，进一步提升了发动机控制系统的容错能力。 |
| 作者： | 王志浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 魏民祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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