论文部分内容阅读
调速器是汽油机的控制中心,能根据汽油机负载的变化情况自动的在线调节发动机循环进气量与供油量,保持发动机的转速稳定,从而保证发动机具有良好的工作性能。目前小型汽油机上普遍采用的调速器是机械式调速器,由于机械式调速器存在惯性滞后及摩擦阻力大等固有缺点,因此它在调速时必然存在瞬时调速率和稳态调速率差、过渡时间长等问题,已经不能适应对汽油机转速稳定性日益提高的要求。为了解决机械式调速器在调节汽油机时存在的固有缺陷,提高汽油机的自动化水平和可靠性,开发一种价格低廉、可靠性高、具有通用性和扩展性的数字式电子调速器具有非常重要的意义。
本文在分析研究了国内外有关发动机建模和调速器研究状况的基础上,针对小型汽油机的动态特性特征,对评价汽油机电子调速器的参数进行了介绍,并对如何提高汽油机电子调速器的动态特性进行了研究。通过对汽油机过渡过程的分析,得出装有数字式电子调速器的汽油机是一个一阶惯性环节与一个二阶欠阻尼环节的串联。分析了汽油机转矩变化与节气门变化之间的关系以及节气门的调节量对电子调速器的动态特性的影响。
本文建立了发动机系统模型,并对所建模型进行了仿真实验。建模时首先将发动机按照功能划分成若干个子系统,然后分别用数学方程来描述各个子系统的动态特性,最后根据子系统数学方程建立各子系统模型,并将各个子系统组合起来构成发动机模型,模型建立后进行了仿真实验,验证了所建立的模型能够较好地模拟发动机系统的动态特性。
本文还探讨了适应于小型汽油机控制系统的控制算法。在对控制系统模型分析的基础上,对常用的PID控制算法以及模糊控制理论进行了对比分析,设计了基于模糊控制的模糊自适应PID控制器。在MATLAB/SIMULINK中的进行了仿真,通过对仿真结果的比较表明,模糊自适应PID控制在保证足够快的响应速度的前提下,具有比一般PID控制更好的超调抑制效果。仿真实验和汽油机调速性能实验表明,模糊自适应PID电子调速器改善了汽油机全工况条件下的动态响应,从而提高了汽油机调速系统的综合性能。