基于Matlab的模型汽油机电控系统仿真

针对四缸四冲程汽油发动机,建立发动机数学模型.根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立稳态部分负荷、瞬态、怠速3种主要运行工况下的控制器模型,并给出以上模型在Matlab环境下的结构框图和综合仿真过程.仿真结果表明:控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模型,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能,控制算法可行.     

基于粒子群优化极点配置的空燃比输出反馈控制

汽油发动机运行过程中存在油膜湿壁效应,导致汽油机瞬态工况下的空燃比控制精度变差,燃烧性能下降.为了能快速、精确的控制空燃比在理想数值附近,基于燃油油膜子系统状态空间模型,采用极点配置状态反馈控制方法,加入观测器估计状态量,设计输出反馈控制器.通过粒子群优化算法在线优化极点配置,求得最优极点,实现汽油发动机空燃比的精确控制.最后通过仿真实验,验证了设计的控制器具有较好的跟踪控制效果,满足空燃比控制要求.     

汽油发动机冷却系统建模与水温控制

针对冷却系统组件为电子风扇和机械水泵的汽油发动机的水温控制要求,建立面向控制的冷却系统传热动力学模型,并提出水温的非线性控制方法. 根据传热学原理建立燃烧室对壁面的加热功率精确模型,据此获得较为精确的传热动力学模型;将动力学模型简化为对控制变量具有仿射形式的非线性模型,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得相对简单且精度较高的面向控制器设计的模型;在Lyapunov稳定性框架下设计状态反馈控制器,引入非线性史密斯预估器补偿系统延迟,并在输入到状态稳定性框架下证明闭环误差系统的鲁棒性. 仿真结果表明：所提控制系统具有良好的水温跟踪效果,在瞬态工况下水温波动小于0.5 K,且在模型失配扰动下具有较好的鲁棒性.     

基于力矩的发动机建模和速度跟踪控制

基于发动机力矩控制的思想,通过对发动机实际物理模型和相关脉谱图数据的分析,建立了一个非线性的发动机模型.在模型的基础上,充分考虑模型参数的不确定性因素,设计了一个反馈线性化的发动机速度控制器,并利用积分器对系统进行增广,以减少速度跟踪的稳态误差.模型设计的控制器在enDYNA发动机模型上的仿真表明,所设计的控制器能够达到理想的控制性能.     

基于模糊控制策略液压混合动力汽车性能分析

通过介绍模糊控制理论的基本原理,设计了液压混合动力汽车模糊控制策略的模糊控制器、相关参数的隶属度函数、模糊规则库等关键部件。提出用工况因数GK来反映车辆的运行工况,并建立了在Matlab/Simulink平台下的仿真模型。结果表明:设计的模糊控制策略可以有效调节期望车速、蓄能器SOC值;发动机扭矩更能靠近最佳经济区域运行;燃油经济性较规则控制策略提高约4.07%。     

混合动力汽车的发动机最优运行曲线在线优化方法

针对混合动力汽车发动机最优运行曲线（OOL）离线台架标定工作量大、且实际道路工况下难以获得最优转速问题,提出了混合动力汽车发动机最优运行曲线在线优化方法。首先,建立混合动力汽车仿真模型,并通过冬天城市工况下的仿真验证了模型的精度;其次,提出了基于带遗忘因子递归最小二乘（RLS）的目标梯度估计方法,利用实时数据实现了最佳运行曲线优化过程中比油耗目标梯度的精确计算;然后,提出了基于梯度下降的发动机最佳工作点在线优化方法,实现了发动机最佳转速的实时计算;最后,通过与传统标定方法的对比仿真,验证了本文方法的实时性和控制效果上的优越性。     

基于模糊逻辑的防爆柴油机EGR率参数控制

防爆柴油机EGR率的最优控制是一个多目标优化的问题.传统EGR率是基于经验模式控制,无法实现在线实时控制功能.本文以某直列四缸防爆柴油机为研究对象,基于AVL BOOST与MATLAB软件建立了柴油机工况过程中的联合仿真模型,选择最大转矩转速1 600 r/min的工况进行分析,以满足负载功率需求和降低NO_x排放为控制目标提出了模糊逻辑控制策略,设计了模糊控制器,设定了模糊逻辑输入与输出的基本论域,建立了隶属度函数,依据专家库制定控制规则,通过在线实时采集负载需求功率与NO_x的排放数据,将其作为模糊控制器的输入,输出控制变量——EGR率.将实车试验数据加载到仿真模型中,对发动机25%, 50%, 75%和100%的四种载荷工况进行了对比仿真试验,与传统控制模式进行数据对比显示:模糊逻辑控制策略可以根据实时NO_x排量及负载需求功率自动调整EGR率,提高了发动机的动力性、经济性及排放性;发动机在100%与75%载荷工况下,为保证负载工况需求,采用低EGR率的控制策略以保障发动机功率输出;发动机在50%与25%载荷下,控制系统通过提高EGR率来降低NO_x的排放.本文提出的采用模糊逻辑控制策略进行多目标控制的方法,具有很强的鲁棒性,能够解决非线性复杂问题,适用于防爆柴油机EGR控制.但是,模糊逻辑控制规则及隶属度函数的建立需要依靠大量的专家经验,要经过反复的实验训练来提高控制的稳定性与可靠性,才能增强综合控制效果.     

基于径向基函数神经网络动态补偿的船用增压锅炉汽包水位多模型预测控制

针对船用增压锅炉大范围变工况的运行特点,采用典型工况下的固定模型与径向基函数神经网络相结合建立了汽包水位的多模型集。应用状态空间的预测控制算法,设计了预测控制器与神经网络补偿控制器相结合的汽包水位多模型控制器。该方法充分考虑了单一固定模型不能适应全局大范围工况变化的特点。仿真结果表明,所设计的控制器实现了汽包水位的稳定控制,提高了系统的响应性能,解决了大范围变工况的控制难题。     

汽车DYC的LQG/LTR鲁棒控制方法研究

针对直接横摆力矩控制(DYC)系统控制方法,建立了车辆侧向动力学的线性二自由度状态空间模型,设计了DYC系统的LQG/LTR鲁棒控制器.建立了能反映车辆转向工况基本动力学性质的七自由度车辆系统动力学模型,在MATLAB/Simulink环境下对开发的LQG/LTR控制器进行了系统仿真分析.仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性,不同路面附着系数与不同转向工况的控制效果表明,设计的控制器具有较强的鲁棒性和自适应性.     

基于神经网络的LPG电喷发动机过渡工况空燃比仿真控制

针对LPG电喷发动机过渡工况空燃比难于精确控制的特点,提出了一种将改进Elman神经网络和常规PI控制算法相结合的空燃比控制方法.其中Elman神经网络用于实现无传输延迟空燃比信号的预测,常规PI控制器利用预测信号实现过渡工况下空燃比的实时反馈控制.为验证控制算法的有效性,建立了基于GT-Power/Simulink的LPG电喷发动机空燃比仿真控制平台.仿真结果表明,该控制方法具有较强的自适应功能,能将过渡工况空燃比的控制误差保持在±5%之内.     

基于混合系统模型的SI汽油发动机怠速控制

针对汽车发动机在怠速工况下的特点,利用混合系统模型来描述四缸火花点火汽油发动机系统所具有的物理规律和操作约束,并采用具有处理约束能力的预测控制策略对系统进行控制。在保证满足性能指标函数最小和系统约束的同时,使发动机转速尽可能接近给定的参考值,从而达到系统对发动机转速的稳定性,燃料消耗和排放的要求。实验结果表明了该方法的有效性和可行性。     

基于模型预测的车辆稳定控制

利用三自由度车辆模型设计了模型预测控制器,发动机力矩PI控制器和制动力矩模糊控制器。并针对制动单移线转向行驶典型工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的车辆稳定性控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆操纵稳定性;开发的制动力矩算法能够充分利用各个车轮的制动力,使得在发动机力矩改变和主动制动压力等输入都较小的情况下,获得较好车辆操纵稳定性。     

无人直升机发动机恒转速广义预测控制

采用基于受控自回归积分滑动平均值模型的广义预测控制和总距前馈补偿相结合的复合控制策略设计恒转速控 制器,实现进入恒转速闭环控制模式发动机的恒转速控制。针对实际中的几种典型情况进行仿真,与传统PID控制进行对比, 并做地面系留试验。离线仿真和地面系留试验结果表明,所设计的控制器鲁棒性强,能满足小型无人直升机对发动机的跟踪 性、抗干扰性要求,保证直升机主旋翼在各种飞行状态下恒速运转,以获得最佳的气动效率。     

基于多模型的内模控制及其在电厂过热汽温中的应用

针对电厂过热汽温被控对象具有大惯性、大滞后特性且对象参数随负荷变化较大等因素,提出了一种基于多模型的内模控制策略。将副回路系统与惰性区等效为一个广义被控对象,通过在不同工况辨识得到其多模型,设计出相应的内模控制器,根据运行工况选择相应的控制器,从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明,该控制策略比常规的单内模控制在大范围具有更好的控制品质。     

Study on a Closed-Loop Air-Fuel Control System of Gasoline Engines by Simulation

In order to study the factors that influence the air-fuel ratio(A/F), the amplitude and frequency of A/F fluctuation, to reform the control strategy, and to improve the efficiency of three-way catalyst(TWC), a model of closed-loop control system including the engine, air-fuel mixing and transportation, oxygen sensor and controller, etc., is developed. Various factors that influence the A/F control are studied by simulation.The simulation results show that the reference voltage of oxygen sensor will influence the mean value of A/F ratio, the controller parameters will influence the amplitude of A/F fluctuation, and the operating conditions of the engine determine the frequency of A/F fluctuations, the amplitude of A/F fluctuation can be reduced to within demanded values by logical selection of the signal acquisition method and controller parameters. Higher A/F fluctuation frequency under high speed and load can be reduced through software delay in the controller.The A/F closed-loop control system based on the simulation results, accompanied with a rare-earth element TWC, gives a better efficiency of conversion against harmful emissions.     

金属带式无级变速传动系统与发动机的匹配及其控制策略

建立了发动机燃油经济性模型,并在此基础上研究了发动机与无级变速传动系统的匹配策略,确定了发动机的目标转速与车速的关系。以实现汽车瞬态过程的动力性和稳态过程的经济性为依据,确定了综合控制策略。改进后的综合控制策略弥补了最佳燃油经济性控制策略的不足,提高了瞬态工况的动力性能,同时保持了稳定状态下系统的燃油经济性,改善了系统的性能。     

通气超空化对水下火箭发动机性能影响

火箭发动机具有功率密度大、推力大等优势,常被用作主动攻击高速水中兵器的推进器.然而,火箭发动机在水下工作时喷管出口压力发生剧烈脉动,进而影响发动机的推力性能,甚至造成安全事故.为研究火箭发动机在水下的工作特性和尾流场特性,基于VOF多相流模型和理想气体模型,建立了高温高压燃气水下超声速喷流的数值模型,分别在单相水来流和通气超空化来流条件下对火箭发动机的内外流场进行仿真计算,获得了通气超空泡、工作压力等因素对火箭发动机尾喷流场的影响规律.研究结果表明:无通气超空化时,尾喷流存在明显的颈缩、胀鼓、回击等非定常现象,发动机推力剧烈脉动;存在通气超空化时,火箭发动机喷出的燃气与超空泡内气体掺混排出,尾流场的非定常特性显著减弱,发动机推力未产生剧烈脉动;当发动机工作压力增大为设计压力一倍时,在无空化条件下燃气流量及发动机推力分别产生30.4%和20.6%的振荡幅度,在通气超空化条件下发动机的工作性能几乎不受工作压力的影响.     

Electromechanical coupling driving control for single-shaft parallel hybrid powertrain

The single-shaft parallel hybrid powertrain with the automatic mechanical transmission(AMT)is an efficient hybrid driving system in the hybrid electric bus(HEB),while the electromechanical coupling driving control becomes a complicated question to find a transient optimal control method to distribute the power between the engine and the electric machine(EM).This paper proposes an innovative control method to deal with the complicated transient coupling driving process of the electromechanical coupling driving system,considering the accelerating condition and the cruising condition mostly in the city driving cycle of HEB.The EM might be operated at driving mode or generating mode to assist the diesel engine to work in its high-efficiency area.Therefore,the adaptive torque tracking controller has been brought forward to ensure that the EM implements the demand torque as well as compensate the torque fluctuation of diesel engine.The d?q axis mathematical model and back stepping method are employed to deduce the adaptive controller and its adaptive laws.Simulation results demonstrate that the proposed control scheme can make the output torque of two power sources respond rapidly to the demand torque from the powertrain in the given driving condition.The proposed method could be adopted in the real control of HEB to improve the efficiency of the hybrid driving system.     

基于EGR策略的重型柴油机瞬态空燃比优化控制

针对某些重型柴油机在进气中冷后加入足量的EGR较为困难,瞬态工况下EGR优化后的发动机排放性能恶化的问题,从精确控制EGR流量、优化空燃比、降低排放的目的出发,在一台CY6D180高压共轨重型柴油机上进行了大量的试验研究。基于排放优化原则,研究了利用节气阀配合EGR阀引入EGR后的发动机稳态特性,提出了一种两阀联合关开优化发动机瞬变排放性能的策略。进行了瞬态工况条件下的对比试验验证。结果表明:本文设计的瞬态空燃比控制方法在保证烟度排放值在3.5%限度内的情况下,NOx的排放量也不超过稳态工况点的10%。     

车辆纵向加速度自抗扰控制研究

使用自抗扰控制(ADRC)方法对车辆纵向加速度控制进行研究.首先给出以油门开度指令为控制量的发动机动态模型和车辆纵向动力学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计车辆纵向加速度ADRC控制器;最后在车辆和发动机参数摄动以及道路扰动的环境下进行仿真.结果表明,ADRC控制器能够使车辆获得快速、平稳和高精度的加速度控制效果.