随着科技进步,人类的环保意识逐渐增强,排放法规日益严格,内燃机技术可谓日新月异。尤其是增压技术节能环保、提高发动机功率和热效率,因此成为近年来柴油机上普遍配备的技术。增压的方式有多种,涡轮增压不消耗有用功,是最为经济也是用途最为广泛的一种。其中气动式增压系统可调执行机构由于易于实现,便于控制,同时制造加工工艺也简单易行而受到了广泛的应用。该系统增压压力控制主要依靠可调执行机构完成,但可调执行机构存在时滞环节,传统的以增压压力为控制目标的PID闭环控制策略忽略了执行机构的特性,不考虑工作过程中执行机构内部压力、放气阀门开度的变化情况,仅仅将众多误差归结于增压压力的波动,因此控制效果不佳,在发动机瞬态工况下尤为明显。从提高可调执行机构的响应性的角度出发,本文主要对气动式增压系统可调执行机构闭环控制系统进行了研究与设计。主要工作内容如下根据可调执行机构的工作特性及原理,搭建台架试验,测试增压压力调节电磁阀的响应特性,通过辨识过程得出电磁阀响应特性参数及膜片气室充放气过程等效传递函数模型;利用MATLAB/Simulink软件建立完整的可调执行机构模型,该模型主要包括调节器和执行器模块。运用仿真模型进行了增压压力串级PID控制策略的设计。主要包括以可调执行机构中膜片气室压力为控制目标的副回路控制策略设计和以增压压力为控制目标的主回路控制策略设计,为进行串级PID控制策略的有效性验证奠定了基础。针对副回路控制系统,进行了可调执行机构控制器软硬件开发。包括基于MC9S12XS系列单片机的软件系统开发以及硬件电路PCB设计。设计完成后,进行了PCB板的制作与调试。对所设计的增压压力串级PID控制策略的有效性进行了实验和仿真两方面验证。一是通过台架实验验证可调执行机构膜片气室压力闭环控制策略的控制效果;二是通过仿真手段,建立GT-POWER和MATLAB/Simulink联合仿真模型检验串级PID控制策略的有效性,并对此控制系统在发动机瞬态工况下的响应性能进行了测试。通过上述工作,主要结论大致归纳为两点:可调执行机构闭环控制实验研究显示,所开发的控制器功能完备,实验用电磁阀响应基本无滞后,工作性能较佳,膜片气室压力闭环控制效果良好,为下一步串级PID控制系统开发奠定了基础。仿真结果说明,在进行膜片气室压力闭环控制后,可调执行机构的响应性能有所提高,因此在发动机瞬态工况下串级PID控制策略的控制效果优于以增压压力为控制目标的单闭环控制策略。