一種提高電控汽油機瞬態(tài)空燃比控制精度的方法研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題的凸顯，機動車排放法規(guī)變得越發(fā)嚴(yán)苛，汽油機空燃比直接影響到三元催化轉(zhuǎn)換器的效率，所以對汽油機空燃比的控制顯得十分重要。穩(wěn)態(tài)工況下，目前利用PID控制能夠較好的將空燃比控制在理論值附近;對于瞬態(tài)工況，工程上雖通過大量實驗標(biāo)定瞬態(tài)噴油量脈譜圖來修正發(fā)動機的空燃比，取得了一些效果，但依然存在控制精度不高，一致性差的不足。針對上述難題，本文開展了以下研究:
　　首先，在發(fā)動機平均值模型理論基礎(chǔ)上結(jié)合實驗數(shù)據(jù)建立了汽油機仿真模型

2、，并對仿真模型進行了調(diào)試和驗證，仿真模型精度誤差在±3％以內(nèi)，滿足瞬態(tài)工況控制策略開發(fā)的需求。然后，利用前饋控制建立了油膜模型補償控制器;利用常規(guī)模糊推理建立了模糊推理控制器;將常規(guī)模糊推理與PID控制結(jié)合，構(gòu)建了模糊PID控制器;將模糊推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，構(gòu)成了自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理控制器。
　　對以上四種控制器分別進行了仿真分析，得出結(jié)論:
　　(1)油膜模型補償策略的方案可以彌補油膜動態(tài)效應(yīng)造成的空燃比波動，達到的效果最理

3、想，但是在工程實際中前饋控制抗干擾能力差，單純依靠油膜補償難以完全消除空燃比偏差，且油膜補償控制器的精度依靠油膜沉積比例系數(shù)和油膜蒸發(fā)時間常數(shù)二者精度的影響。
　　(2)常規(guī)模糊推理系統(tǒng)滿足突變幅度不太大時候的控制要求，當(dāng)幅度較大時，存在短時間部分超出控制設(shè)計要求的情況，此方案的精度有待進一步提高。
　　(3)在常規(guī)模糊推理系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入PID控制，當(dāng)調(diào)整要求較大時采用模糊推理系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)整要求不大時采用PID進行局部微調(diào)整。

4、從結(jié)果來看在節(jié)氣門開度變化幅度較大的減速工況，空燃比偏差也僅有1.23％，完全滿足±3％的控制要求。瞬態(tài)工況的空燃比得到明顯改善，最差也達到742.65％的控制效果。
　　(4)在常規(guī)模糊推理系統(tǒng)基礎(chǔ)上結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能，將依靠專家經(jīng)驗的模糊控制系統(tǒng)加入了自適應(yīng)功能，構(gòu)成基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)。重點討論的加速工況，其空燃比偏差在2.5％左右，滿足控制要求。
　　綜上所述，采用油膜模型補償策略精度最高，但高精度的

5、油膜模型參數(shù)難以獲取，且基于參數(shù)的前饋控制抗干擾性能比較差，方案不夠理想。常規(guī)模糊控制精度稍差于模糊PID控制和自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制，自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制控制精度滿足目前需求，但是其動態(tài)響應(yīng)速度明顯慢于模糊PID控制，如果瞬態(tài)空燃比響應(yīng)慢，對駕駛感和排放均有負(fù)面效果;同時，其控制運算較繁瑣，對硬件要求高，很難在一些成本控制嚴(yán)苛的產(chǎn)品中實施。模糊PID控制精度是幾種反饋控制中最高的，同時其響應(yīng)速度也是反饋控制中最好的。所以，在汽油機瞬態(tài)工況空