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《電子節(jié)氣門魯棒滑?？刂品抡嫜芯俊酚蓵T上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第40卷第7期西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2018年7月Vol.40No.7JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)Jul.2018DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2018.07.022電子節(jié)氣門魯棒滑?？刂品抡嫜芯竣贄钣?黃福,張濟(jì)明廣東技術(shù)師范學(xué)院機(jī)電學(xué)院,廣州510635摘要:針對電子節(jié)氣門系統(tǒng)的非線性環(huán)節(jié)和外部干擾復(fù)雜多變的問題,結(jié)合電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了電子節(jié)氣門數(shù)學(xué)模型,提出了一種基于指數(shù)趨近律的非線性魯棒滑模控制,并對其進(jìn)行了控制仿真.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于指數(shù)趨近律的
2、滑模魯棒控制不僅能滿足快速到達(dá)期望節(jié)氣門開度,實(shí)現(xiàn)高精度控制等要求,而且可以增強(qiáng)電子節(jié)氣門系統(tǒng)對外界干擾的魯棒性.關(guān)鍵詞:魯棒滑?？刂?電子節(jié)氣門;非線性;指數(shù)趨近律中圖分類號:U461文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:16739868(2018)07015908汽車電子節(jié)氣門是當(dāng)今汽車發(fā)動機(jī)能量管理系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán),發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)加速踏板傳感器信號、節(jié)氣門位置傳感器信號、進(jìn)氣溫度信號等,通過設(shè)計微控制器,驅(qū)動電機(jī)獲得不同工況下節(jié)氣門的最佳開度.節(jié)氣門控制的精度、反應(yīng)的快慢以及抗干擾魯棒性將直接影響發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量和燃油噴射量,進(jìn)而影響汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性.[1-2
3、]電子節(jié)氣門具有非線性、不確定性、遲滯等特點(diǎn),主要是電子節(jié)氣門減速機(jī)構(gòu)存在間隙,復(fù)位彈簧扭矩不連續(xù),機(jī)械運(yùn)動部件存在庫倫、粘滯等多種摩擦.為了滿足電子節(jié)氣門動態(tài)過程快速、準(zhǔn)確[3-7][8]和穩(wěn)態(tài)過程誤差盡可能小的要求,國內(nèi)外學(xué)者在電子節(jié)氣門控制中做了很多研究.Horn等提出了一種超螺旋滑?？刂扑惴?雖然能有效地消除電子節(jié)氣門抖振,但由于在設(shè)計控制器時加入了模糊算[9]法,使得系統(tǒng)實(shí)時控制運(yùn)算變得復(fù)雜;張邦基等提出了一種電子節(jié)氣門位置最優(yōu)預(yù)見控制算法,使節(jié)氣門控制器對節(jié)氣門物理參數(shù)難以辨別以及外部干擾不確定等因素的敏感度降低,以提高控制系統(tǒng)的[10]穩(wěn)定性和魯棒
4、性;鄭太雄等針對電子節(jié)氣門的非線性特性,提出了一種基于Luenberger觀測器的電子節(jié)氣門全局快速滑模控制方法,并設(shè)計了擾動自適應(yīng)律,較好地改善了電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性[11]和魯棒性;Wang等針對電子節(jié)氣門的非線性遲滯特性,提出了一種基于前饋補(bǔ)償器的智能模糊反饋控制算法,但用于補(bǔ)償電子節(jié)氣門遲滯特性的模糊規(guī)則設(shè)計得不夠理想,以致于不能達(dá)到預(yù)期精確補(bǔ)償[12]電子節(jié)氣門非線性遲滯的效果.孟志強(qiáng)等針對電子節(jié)氣門非線性問題,設(shè)計了一種非奇異快速終端滑[13]?？刂破?能有效地提高電子節(jié)氣門系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度.鞏明德等針對汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)缺乏駕駛臨
5、場感、非線性以及未建模動態(tài)不確定性等問題,提出了一種雙向伺服力反饋控制方法,以加強(qiáng)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性.本文針對電子節(jié)氣門的非線性因素和外部干擾的復(fù)雜問題,分析了電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu),提出了一種基于指數(shù)趨近律的滑模魯棒控制策略,對電子節(jié)氣門開度進(jìn)行了高精度和快速響應(yīng)控制,增強(qiáng)了電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性.1電子節(jié)氣門數(shù)學(xué)模型車用電子節(jié)氣門主要由節(jié)氣門閥、直流驅(qū)動電機(jī)、減速齒輪組、復(fù)位彈簧和節(jié)氣門位置傳感器等組成,①收稿日期:20180111基金項(xiàng)目:廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015A030313662,2016A030313730);廣東省應(yīng)用
6、型科技重大專項(xiàng)(2015B090923001).作者簡介:楊勇(1968),男,博士,教授,主要從事汽車零部件制造、自動控制及機(jī)器人技術(shù)研究.2西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)http://xbbjb.swu.edu.cn第40卷電機(jī)輸入電壓在電樞回路中產(chǎn)生電樞電流,電樞電流與勵磁磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.電磁轉(zhuǎn)矩克服節(jié)氣門轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載,帶動節(jié)氣門轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)電子節(jié)氣門轉(zhuǎn)角位置控制,其結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)基爾霍夫定律,直流電動機(jī)電樞電路方程為diRai+La+Vb=Ea(1)dtdθmVb=Kb(2)dtTmi=(3)KT式中,Ra為直流電動機(jī)的
7、電阻(Ω);i為直流電動機(jī)電流(A);La為直流電動機(jī)的電感(mH);Vb為電動機(jī)反電動勢(V);Ea為電動機(jī)輸入電壓(V);Kb為電動機(jī)反電動勢常數(shù)(V/rad);θm為電動機(jī)旋轉(zhuǎn)角度(rad);Tm為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩(N·m);KT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)(N·m/A).將式(2)和式(3)帶入式(1),得TmdidθmRa+La+Kb=Ea(4)KTdtdt根據(jù)牛頓第二定律建立節(jié)氣門運(yùn)動學(xué)方程22dθJtn2=Tm-Tsp-Tf(5)dt式中,J為電機(jī)側(cè)系統(tǒng)總轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2);θ為節(jié)氣門轉(zhuǎn)角(rad);n為齒輪機(jī)構(gòu)減速比(-);T為復(fù)位tsp彈簧扭矩(N·m);T為摩擦
8、扭矩(N·m).f復(fù)位彈
