论文部分内容阅读
随着汽车工业的发展，汽车中一些传统的机械调节和控制方法逐渐由电控技术所取代。电子节气门控制系统(ETCS)，取消了加速踏板与节气门之间的机械连接。ETCS以踏板的输入信号作为驾驶员的转矩需求，发动机管理系统基于扭矩控制协调各功能模块的转矩需求后确定最终输出转矩，由此决定实际进气量，并输出相应的控制信号使节气门到达目标开度。与传统节气门系统相比，具有跟好的操纵稳定性、安全性、节能性和结构紧凑性的优点，但是随之也暴露出驾驶者缺乏驾驶临场感等缺点。本文结合吉林大学科学前沿与交叉学科项目(200903168)，针对目前电子节气门控制系统中存在缺乏驾驶临场感、非线性和动态不确定性等缺点，结合临场感主从遥操纵理论，提出基于双向伺服力反馈控制策略的电子节气门控制系统。驾驶员目标开度与节气门实际开度位置偏差经动态鲁棒补偿器控制电驱加速踏板角位移，使驾驶员感知反馈力；同时位置偏差通过模糊PID控制器控制电子节气门实际开度，使其准确跟踪目标开度。首先，论文通过分析ETCS的机械结构特性，建立基于双向伺服力反馈节气门控制系统的主动端加速踏板和从动端电子节气门的数学模型。其次，通过分析主从双向伺服控制策略，选择位置-位置型双向伺服控制策略应用于双控伺服力反馈电子节气门系统；并设计了主动端基于动态鲁棒补偿控制的电驱动加速踏板控制器，从动端节气门系统的模糊PID控制器。最后，在此基础上，应用MATLAB/Simulink工具箱为仿真工具，分别建立了双向伺服力反馈电子节气门系统主端基于动态鲁棒补偿的控制子系统、从端节气门模糊PID控制系统的仿真模型；以BOSCH电子节气门和加速踏板仿真及试验对象，对控制系统进行仿真试验分析。得出以下结论：基于动态鲁棒补偿控制器的加速踏板系统对于未知干扰有良好的调节性能，改善非线性，提高控制的准确度；从端节气门系统采用模糊PID控制的方法，节气门开度上升、下降时间都比较小，稳定误差和超调量较小。对基于双向伺服力反馈节气门控制系统进行试验，验证应用的控制策略是有效的且具有较强的鲁棒性和自适应性，能够精确修正节气门开度位置偏差；增强驾驶临场感，有效地模拟和再现了机械连接方式中所感受到的反作用力。