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汽车发动机怠速启停系统的Hinf控制方法研究
| 论文题名： | 汽车发动机怠速启停系统的Hinf控制方法研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;怠速启停系统;干扰力矩;转速波动;Hinf控制 |
| 摘要： | 怠速工况对发动机的尾气排放和燃油消耗有重要的影响。如果发动机长时间处于怠速工况，则需要将其关闭，然后在车辆启动时再重新启动发动机，这是怠速启停的基本策略。发动机怠速运行时常会受到一些力矩干扰，导致转速偏离设定的怠速值，使得发动机排放特性和耗油特性变差，所以保持怠速的稳定十分必要。另外，在发动机停止过程中，如果司机临时干预要求车辆重启动，则会导致停止过程中断而重启过程开始。 本文主要针对启停控制中怠速和发动机重新启动这两种情形中干扰力矩导致转速波动的问题，研究H∞（即 Hinf）控制器的设计问题，主要包括系统建模、模型精确线性化和控制器设计与仿真验证三部分。 首先，以传统四缸汽油发动机为对象，本文利用平均值法建立了发动机的平均值模型。然后，利用德国高精度发动机仿真软件enDYNA对模型的一些重要参数进行了提取和辨识，验证了所建立模型的有效性。其中选取节气门进气量为控制量，发动机转速为输出量，进气歧管压强和发动机转速为系统状态量，建立模型为非线性模型。 其次，为了设计H∞控制器，再利用微分几何的理论，对非线性模型进行了精确线性化，得到在新系统变量下的线性化模型，并且对其进行了验证。 最后，基于线性化模型，针对怠速启停控制中经常存在力矩干扰使得转速发生波动的特点，本文采用H∞控制算法设计怠速启停控制器。针对稳定怠速工况和发动机重启动这两种情形，分析了存在的不同类型的干扰，然后在仿真中研究了每一类典型干扰下系统对应的转速变化情况。仿真结果表明，本文设计的控制器具有较好的鲁棒性，对稳定怠速下的干扰和发动机重启动过程中的干扰都有较好的抑制作用。 |
| 作者： | 孟文龙 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 葛升民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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