汽車發(fā)動機(jī)空燃比控制和速度控制的方法研究.pdf

1、汽車空燃比控制和轉(zhuǎn)速控制是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的兩個重要問題。為了使汽車滿足一定的排放要求，同時具有良好的駕駛性能，需要對發(fā)動機(jī)的空燃比和轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。這是因?yàn)槿呋D(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率在可燃混合氣的化學(xué)當(dāng)量比上達(dá)到最高，所以需要控制發(fā)動機(jī)的空燃比在這一理論值附近，減少廢氣排放。對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制不僅可以減輕駕駛員的疲勞，減少交通事故的發(fā)生，還能夠節(jié)省燃料從而提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)已被廣泛的應(yīng)用到汽車上。
　　本文的

2、主要研究內(nèi)容分為三個部分，包括利用Matlab中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱函數(shù)建立發(fā)動機(jī)空燃比系統(tǒng)模型，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空燃比控制器的設(shè)計(jì)，以及利用反饋線性化理論設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器。
　　發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的非線性系統(tǒng)，空燃比控制系統(tǒng)的模型具有參數(shù)不確定性和時變非線性，傳統(tǒng)的辨識模型的方法很難應(yīng)用。為此，本文考慮應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立空燃比模型。利用en-DYNA發(fā)動機(jī)動力學(xué)仿真環(huán)境獲得建模數(shù)據(jù)，通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本數(shù)

3、據(jù)，利用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱函數(shù)建立了正確的發(fā)動機(jī)空燃比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其中對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及訓(xùn)練結(jié)果的驗(yàn)證等內(nèi)容進(jìn)行了探討。
　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法簡單，魯棒性較強(qiáng)，適合于發(fā)動機(jī)這樣的有純時延、開環(huán)漸進(jìn)穩(wěn)定的非線性對象。針對空燃比瞬態(tài)控制中的燃油動力學(xué)以及時滯的影響設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，采用離線訓(xùn)練得到的權(quán)值作為在線訓(xùn)練時的權(quán)值初值，編制了在線訓(xùn)練算法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時控制。通過擾動及噪聲實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證其自適應(yīng)性。

4、仿真結(jié)果表明將所設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于發(fā)動機(jī)空燃比控制是可行的。
　　發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制品質(zhì)的好壞直接影響到汽車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和舒適性，然而發(fā)動機(jī)是一個典型的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，要得到對轉(zhuǎn)速的控制性能相當(dāng)困難。本文應(yīng)用反饋線性化的思想，基于發(fā)動機(jī)物理模型和實(shí)際數(shù)據(jù)建立了一個非線性發(fā)動機(jī)速度控制模型，通過坐標(biāo)變換與狀態(tài)反饋，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)速度控制系統(tǒng)的線性化。仿真結(jié)果表明，在控制器作用下，發(fā)動機(jī)在各種負(fù)載情況下，能夠保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在要求的轉(zhuǎn)速附