基于灰色预测模型和模糊PID控制的汽车发动机电喷系统控制应用
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摘要
汽车发动机电控系统对汽车速度控制和排放控制有很大影响。本文对发动机各种工况进行分析,为了使发动机达到动力性、经济性、排放性能等的最优控制的要求,对控制系统的开环控制和闭环控制提出了两种不同的控制策略。将灰色预测模型应用于电喷控制的开环控制中,采用灰色预测的方法依据汽车发动机目前运行参数对下一运行状况进行预测,这种“事前控制”方式的灰色预测模型具有采样数据少、预测性强、实时性好、适应性强等优点。将模糊自整定PID控制的方法引用于电喷控制的闭环控制中,模糊自整定PID控制兼顾了模糊控制和PID控制的优点,不需要精确的模型且鲁棒性好、精度高、反应速度快,有利于提高发动机的效率。
The Engine electronic control system has great influence on automobile speed and emission control .This thesis analyse engine behaviour, in order to reach the engine power, economy and emission performance optimal control, proposed two different control strategies in the open-loop control and closed-loop control system. Grey model is used to the open-loop control of EFI System, based on engine current operating parameters using the gray prediction method to predict the next run, this "pre-control" has less sampled-data and predictability strong, real-timing good, adaptability strong,etc. Fuzzy self-adaptive PID control method is applied to closed-loop control of EFI System, Grey model has both fuzzy control and PID control advantages, which has inaccurate model, robustness, high precision, fast response,etc., and will be beneficial to improve the efficiency of engine.
The Engine electronic control system has great influence on automobile speed and emission control .This thesis analyse engine behaviour, in order to reach the engine power, economy and emission performance optimal control, proposed two different control strategies in the open-loop control and closed-loop control system. Grey model is used to the open-loop control of EFI System, based on engine current operating parameters using the gray prediction method to predict the next run, this "pre-control" has less sampled-data and predictability strong, real-timing good, adaptability strong,etc. Fuzzy self-adaptive PID control method is applied to closed-loop control of EFI System, Grey model has both fuzzy control and PID control advantages, which has inaccurate model, robustness, high precision, fast response,etc., and will be beneficial to improve the efficiency of engine.
引文
[1]李国勇.智能控制与MATLAB在电控发动机中的应用[M].北京:电子工业出版社,2007.
[2]刘玉梅.汽车节能技术与原理[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]霍宏煜.国外车用柴油机电控技术的现状与发展.汽车技术.
[4]周龙保.内燃机学[M].北京:机械工业出版社,2007.
[5]曹红兵.汽车发动机电控系统结构原理与故障诊断[M].北京:机械工业出版社,2007.
[6]王立标.汽油机怠速复合模糊_PID控制策略研究[硕士论文].长沙理工大学.2009
[7]陈嘉辉.小型二冲程电控汽油机ECU喷油控制策略的研究[硕士论文].南京航空航天大学.2006
[8]朱海涌.小型汽油机燃油喷射系统试验仿真平台的研究[硕士论文].南京航空航天大学.2007
[9]张翠平.电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究[硕士论文].太原理工大学.2007
[10]王志红.摩托艇汽油机电控燃油喷射系统的研究与开发[硕士论文].武汉理工大学.2008
[11]李卫东.基于模型的发动机喷油控制系统研究[硕士论文] .浙江大学.2005
[12]刘筠.基于动态矩阵预测的怠速控制系统仿真设计及其遗传算法优化[硕士论文].浙江大学.2008
[13]李国勇.和书上一样---电控汽油机智能控制策略及故障诊断的研究[硕士论文].太原理工大学.2007
[14]俄文娟.电控汽油机燃油消耗量快速检测系统试验研究[硕士论文].吉林大学.2009
[15]陈喆.基于实时操作系统的汽油机电子控制系统研究[硕士论文].吉林大学.2007
[16]王会.谭晓兰.李家本.汽车发动机性能仿真模型研究.北京工业职业技术学院学报.2008.10
[17]吴扬扬.大排量摩托车发动机电控喷油点火系统设计与仿真研究[硕士论文].华中科技大学.2007
[18]沈秀娟.电子控制燃油喷射系统的模拟仿真研究[硕士论文].武汉理工大学.2005
[19]张锋.基于QMI152摩托车发动机的电控喷射技术研究[硕士论文].浙江大学.2004
[20]李晶.电子控制燃油喷射系统硬件设计的研究[硕士论文].武汉理工大学.2006
[21]邓聚龙.灰理论基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2002.
[22]王雪萌,张继忠.灰色系统分析及实用计算程序[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.
[23]王治祯,柏景方.灰色系统及模糊数学在环境保护中的应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007.
[24]陈孝伟.灰色预测模型的研究及其在汽温控制中的应用[硕士论文].华北电力大学.2008
[25]沈继红.灰色系统理论预测方法研究及其在舰船运动预报中的应用[硕士论文].哈尔滨工程大学.2002
[26]师冬娜.灰色预测控制在主汽温对象控制中的应用[硕士论文].华北电力大学.2009
[27]郭一凡.灰预测控制器的MATLAB研究[硕士论文].华中科技大学.2004
[28]曹为理.基于灰色控制的永磁无刷直流电机调速系统研究[硕士论文].天津大学.2008
[29]刘欣.用MATLAB实现灰色预测GM_1_1_模型[硕士论文].内蒙古工业大学.2007
[30]张利萍.灰色理论在智能控制中的应用[硕士论文].北京工业大学.2005
[31]温丽华.灰色系统理论及其应用[硕士论文].哈尔滨工程大学.2003
[32]桂石翁.基于DSP的无刷直流电机参数自调节灰色预测控制[硕士论文].武汉理工大学.2007
[33]聂佳梅.基于灰色预测的汽车SAS与EPS集成系统分层协调控制研究[博士论文].江苏大学.2009
[34]邹建.智能预测控制及其应用研究[博士论文].浙江大学.2002
[35]杜剑维,王银燕.灰色理论在柴油机实验台测控系统中的应用.测控技术.2008.03
[36]李永祥,童恒超.灰色系统理论在机床热误差测点优化中的应用.机械设计与研究.2006.06
[37]王勇,刘晓谦.灰色预测反馈控制在汽轮机调节系统中的仿真研究.汽轮机技术.2004.04
[38]姚向东,张立军.灰色预测控制的设计及其应用.电子与自动化.1998.04
[39]王霜,殷国富.基于GM_1_1_模型的用电量灰预测方法.西华大学学报·自然科学版.2007.01
[40]张霞,谢卫,魏巍.基于灰色理论的电力系统负荷预测模型.计算机辅助工程.2007.12
[41]顾晓辉,王晓鸣.基于灰色系统预测直升机航迹的研究.航空学报.2001.11
[42]于秀敏,钱耀义,李国良,黄博.多点喷射汽油机自整定控制系统.吉林工业大学自然科学学报.1999.04
[43]尚宇辉,唐厚君.内燃机电喷系统空燃比控制中控制算法的研究.车用发动机.1999.02
[44]张振东.汽油喷射和点火定时控制系统.车用发动机.1999.10
[45]霍宏煜。柴油机电控喷油系统标定.汽车工程.1999.02
[46]王军张付军.电控多点汽油喷射系统在F8B汽油机上的试验研究.内燃机学报.1998.03
[47]钱国刚,高海洋。电喷法及空燃比法车载测量汽车油耗.汽车工程.2006.12
[48]王磊朱达力。用测量脉宽方法计量电控喷射汽车油耗的试验研究.农业与技术.2006.02
[49]肖兵,林朝富.汽油机怠速递阶模糊控制.车用发动机.2005.04
[50]张付军,黄英.汽油机怠速转速的模糊控制方法(英文). Journal of Beijing Institute of TEchnology , 2000 , Vol. 9 , No. 4
[51]刘晗晖,金惟惟,靳东明.一种用于发动机怠速控制的模糊控制器.微电子学.2007.10
[52]顾建斌,模糊PID控制在发动机怠速控制中的仿真.现代车用动力.2007.08
[53]张弓,邱容,张永相基于SIMULINK的汽车发动机怠速模糊神经网络控制.小型内燃机与摩托车.2005.10
[54]于长官.现代控制理论[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.
[55]崔胜民.现代汽车系统控制技术[M].北京:北京大学大学出版社,2008.
[56]李南南,吴清,曹辉琳.MATLAB简明教程[M].北京:清华大学出版社,2006.
[57]飞思科技产品研发中心.MATLAB7辅助信号处理技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[59] Yoshihiro Nishimura , Katsuyuki.Engine ldle Stability Analysis and Control SAE860415
[60] Hongming Xu Control of A/F ratio during engine transients SAE 1999-01一1484
[61] Tung-Ching Tseng and Wa K. Cheng An adaptive air/fuel ratio controller for SI Engine throttle transients SAE 1999-01-0552
[62] J.F.Cassidy,et ai.,On. The Design of ElEctronic Engine Control Using Linear Quadratic Control Theory. IEEE Trans,on AC-25,No.5,1985
[63] P j.Shayler and M.S. Goodman. Transient Air/Fuel Ratio of S.I. Engine Using Neural Network. SAE Paper 960326,1996
[64] Ulrich Lenz etc. Transient Air-Fuel Ratio Control Using Artificial Intelligence. Society of Automotive Engineers, Inc. SAE 970618,1997
[65] R.W.Weeks,J.J. Moskwa. Automotive Engine Modeling for real一ime Control Using MATLAB/Simulink. SAE paper 950417,1995
[66] Rainer Muffler etc. Neural Adaptive Ignition Control, Society of Automotive Engineers,Inc, SAE 981057,1998
[2]刘玉梅.汽车节能技术与原理[M].北京:机械工业出版社,2003.
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[12]刘筠.基于动态矩阵预测的怠速控制系统仿真设计及其遗传算法优化[硕士论文].浙江大学.2008
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[16]王会.谭晓兰.李家本.汽车发动机性能仿真模型研究.北京工业职业技术学院学报.2008.10
[17]吴扬扬.大排量摩托车发动机电控喷油点火系统设计与仿真研究[硕士论文].华中科技大学.2007
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[37]王勇,刘晓谦.灰色预测反馈控制在汽轮机调节系统中的仿真研究.汽轮机技术.2004.04
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[57]飞思科技产品研发中心.MATLAB7辅助信号处理技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[59] Yoshihiro Nishimura , Katsuyuki.Engine ldle Stability Analysis and Control SAE860415
[60] Hongming Xu Control of A/F ratio during engine transients SAE 1999-01一1484
[61] Tung-Ching Tseng and Wa K. Cheng An adaptive air/fuel ratio controller for SI Engine throttle transients SAE 1999-01-0552
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