稀燃汽油机瞬态空燃比的滑模-神经网络控制

提出了稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制方案,采用滑模变结构控制对稀燃工况的空燃比进行反馈控制,采用神经网络实现对进气量的精确预测和油膜动态特性的前馈补偿,进而实现对稀燃发动机瞬态空燃比的精确控制。采用自行开发的电控系统,在一台稀燃发动机上进行了瞬态空燃比实验。实验结果表明:节气门急速变化时空燃比超调可以控制在1个空燃比单位以内,调整时间不超过3s;转速越低,节气门变化越剧烈;空燃比超调越大,调整时间越长。     

煤层气发动机稳态空燃比前馈控制脉谱生成

基于煤层气发动机进气系统的物理特性,采用平均值、多项式和模糊神经网络建模方法,建立了用于稳态空燃比前馈控制的递阶模型,并通过该模型生成了三维初始控制脉谱图.借助于辨识的过量空气系数自适应神经网络模糊推理系统(ANFIS)模型,进行了静态空燃比前馈控制仿真.利用前馈控制模型生成的数据,检验了实际控制效果.结果表明,前馈控制模型具有良好的预测能力,模型最大和平均预测误差分别小于8%和5%.     

基于氧传感器的空燃比控制模型

基于反馈控制建立了一种计算方便、实用性强的空燃比控制模型,该发动机空燃比反馈控制模型以氧传感器信号为基础,由激活条件、调节振幅、方波、平衡、选择和滤波等6个模块构成。激活条件模块依据发动机运行条件选定空燃比是方波调节还是氧平衡控制调节,调节振幅模块则依据催化剂上游的废气质量流量确定燃油调节的幅度,调节信号经过选择、滤波后输出空燃比反馈修正系数,进而对喷油时间进行修正。论文最后将模块写进发动机电控单元(ECU)中进行初步的台架实验,结果表明发动机稳态时控制效果较好。     

基于神经网络的汽油HCCI发动机空燃比控制策略

均质压缩燃烧(HCCI)在控制上存在难点,其中关键是基于循环的空燃比实时控制.HCCI汽油机没有能直接表征发动机每循环进气量的参数,因此,采用动态递归神经网络(Elman网络)预测HCCI发动机每循环的进气量.通过氧传感器闭环和瞬态工况中的油膜补偿,实现对HCCI发动机的稳态及瞬态工况下空燃比的精确控制.试验表明:汽油HCCI发动机神经网络预测模型及空燃比控制策略能满足HCCI发动机实时控制的需求.     

基于神经网络的发动机稳态模型辨识的研究

基于神经网络多层前馈网络结构模型的特点,利用Matlab6.5软件的神经网络工具箱编写了仿真程序并对发动机的稳态模型辨识进行了仿真,得到了发动机稳态三维扭矩图和油耗图,研究结论对建立发动机精确模型具有一定作用.     

天然气发动机宽域氧传感器控制系统

研究了基于电控调压器的增压单燃料CNG发动机电控系统,在分析宽域氧传感器的结构和工作原理的基础上,设计了以MPC561为主芯片的宽域氧传感器控制系统,采用CJ125芯片设计了宽域氧驱动电路以及加热电路.设计了基于自适应算法的空燃比闭环控制器,对氧传感器加热温度进行闭环控制和对空燃比进行闭环控制.通过在天然气发动机试验台架上的空燃比闭环试验,验证了所设计的空燃比自适应闭环控制算法可以实现对空燃比的快速、精确瞬态控制,为发动机空燃比智能控制、提高发动机的经济性和改善排放提供了条件.     

空燃比控制对分层稀燃发动机性能的影响

在一侧进气道设置有涡流控制阀(SCV)的四气门单缸实验发动机上，利用自行开发的电控稀燃系统，对该分层稀燃发动机空燃比对排放和油耗的影响进行了研究。实验结果表明，混合气空燃比的精确控制对分层稀燃发动机的燃烧有重要意义;增加火焰的传播速度，抑制高空燃比下HC的生成，是提高燃油经济性和改善排放性能的关键因素。     

煤层气发动机的空燃比控制策略研究

为了改善煤层气发动机的动力性、经济性和排放性,必须提高发动机空燃比的控制精度.针对煤层气的特性,提出了一种基于CMAC神经网络和PID复合控制的空燃比控制方法,并对其算法进行了详细的阐述.将该方法用于煤层气发动机的空燃比控制中,利用CMAC神经网络的自学习功能以及实时性好、鲁棒性强的特点,对空燃比进行实时的在线控制,并通过Simulink仿真分析,取得了比较理想的控制效果.     

GDI汽车发动机怠速时滞依赖的H∞控制

基于时滞影响的GDI发动机非线性平均值怠速系统模型,针对怠速工况下汽车附件用电产生的扭矩干扰量,设计了时滞依赖的H∞状态反馈控制器,使闭环控制系统渐进稳定同时,满足输出量对扰动输入的抑制能力为γ。该时滞既包括发动机稳态下的燃油喷射到力矩输出时间延迟,瞬态下节气阀控制进气量这一时刻到这部分进气量实际进入缸内的时间延迟,还包括节气阀执行控制量动作的延迟。上述时滞参数都是不确定的并且时不变的,但分别有恒定的上界。最后,用以en-DYNA软件建立的精确发动机模型,验证之前建模的正确性及控制方法的有效性。通过与未考虑时滞问题设计的控制器以及考虑到时滞问题设计的时滞非依赖控制器的控制效果进行仿真比较,本文设计的时滞依赖的控制器综合控制效果最好。     

GDI汽车发动机怠速时滞依赖的H∞控制

基于时滞影响的GDI发动机非线性平均值怠速系统模型,针对怠速工况下汽车附件用电产生的扭矩干扰量,设计了时滞依赖的H<,x>状态反馈控制器,使闭环控制系统渐进稳定同时,满足输出量对扰动输入的抑制能力为γ.该时滞既包括发动机稳态下的燃油喷射到力矩输出时间延迟,瞬态下节气阀控制进气量这一时刻到这部分进气量实际进入缸内的时间延迟,还包括节气阀执行控制量动作的延迟.上述时滞参数都是不确定的并且时不变的,但分别有恒定的上界.最后,用以en_DYNA软件建立的精确发动机模型,验证之前建模的正确性及控制方法的有效性.通过与未考虑时滞问题设计的控制器以及考虑到时滞问题设计的时滞非依赖控制器的控制效果进行仿真比较,本文设计的时滞依赖的控制器综合控制效果最好.     

2V-QS燃油喷射汽油机换气过程的模拟计算

采用容积法模拟计算燃油喷射汽油机的换气过程，通过能量平衡方程推导出气缸、进气管与排气管3个容积的压力计算模型，各容积之间由相应的边界方程联系起来，求出各部分压力后，再根据气体状态方程求出各控制容积在相应曲轴转角下的温度。将计算值与实测值比较，误差很小，表明容积法仍是一种计算汽油机换气过程的简便而有效的方法。     

495G型汽油机进排气歧管的设计

利用进排气系统的波动效应理论,对495G型汽油机的进排气歧管进行了设计计算,所设计的进排气系统消除了各缸之间的进气干涉、排气干扰,有利于提高充气效率。发动机台架试验结果表明：采用改进后的进排气歧管,495G型汽油机的动力性与经济性均有较大的改善。     

面向控制的柴油机进排气氧气质量分数估计方法研究

在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机气路系统动态模型基础上,设计了柴油机进排气氧气质量分数的龙贝格观测器,实现对柴油机进排气氧气质量分数的估计;利用李雅普诺夫稳定性原理对设计的观测器进行了稳定性分析,分析结果显示,设计的进排气氧气质量分数观测器满足稳定性要求,可以用于进排气氧气质量分数的估计;由于进气歧管不宜安装宽裕氧传感器(UEGO),进气氧气质量分数难以测到,本文推导出一种进气氧气质量分数的计算方法,并对推导出的计算方法进行了仿真对比验证,结果表明,该计算方法能够对进气氧气质量分数进行比较精确的计算估计;最后,对设计的进排气氧气质量分数观测器进行了仿真和试验验证,结果表明,设计的观测器可以对柴油机的进排气氧气质量分数进行准确估计,为基于进排气氧气质量分数的柴油机气路控制器设计奠定了基础。     

电控汽油机进气量的最优估计算法研究

通过台架试验,研究了电控汽油机瞬态进气量的计量方法,总结了汽油机进气量的精确计量对空燃比的影响。针对汽油机进气系统的非线性特性,基于汽油机进气通路动态模型,给出了进气压力与系统参数之间的关系。根据卡尔曼(kalman)滤波的应用特性,提出了基于扩展的卡尔曼(EKF)滤波的汽油机进气量估计算法,通过非线性系统的简单线性化,得到了进气量估计的实时递推方程,对于给定的不同的负荷变化率,计算了汽油机瞬态工况下的进气压力,得到了不同的进气量计算值,并与实际测量值进行了比较。结果表明计算值与测量值具有实时跟踪性能好、偏差小等特点,取得比较满意的估计效果。     

发动机调速史密斯预估定量反馈控制

对于电机后置式及地面耦合式混合动力系统,在其换挡过程中,可以通过电机补偿动力中断,因此调节发动机转速与AMT变速箱转速匹配可以实现平顺的换挡过程。针对发动机调速特性引入基于定量反馈理论与史密斯预估器结合的控制方法。首先,在AMESim中搭建自然进气发动机高保真模型,并通过速度特性验证保证模型的合理性;其次,基于机理建立发动机线性模型,并且分段辨识得到参数的不确定范围,从而将非线性系统用具有参数不确定性的线性模型表示;然后,通过频域分析优化得到一组最佳的史密斯预估器模型,用以补偿发动机进气-扭矩过程不确定延迟;最后,结合史密斯预估器与定量反馈理论设计得到发动机调速SP-QFT鲁棒控制器,从而保证系统在参数不确定情况下的鲁棒稳定性及跟踪性能要求。仿真结果表明:所设计的SP-QFT控制器满足设计要求,相比于基本QFT控制器及PID控制器,有效提高了发动机速度调节的控制精度及响应速度。     

基于正交试验的乙醇汽油发动机进气系统优化设计

为了提高发动机的充量系数,改善整机性能,针对一台掺烧10％乙醇的汽油发动机进行了进气系统的优化设计,分析了进气总管长度、进气总管管径、进气歧管长度、进气歧管管径对发动机性能的影响.用正交试验法建立了L16正交表,利用GT-POWER软件对LJ276QE汽油发动机进行了模拟计算.利用规范加权平方和法对模拟结果进行了分析,得到了进气系统结构参数对低掺烧比乙醇汽油发动机的功率、扭矩、燃油消耗率的影响主次顺序.优化后,发动机的功率最大提高2.86％、扭矩最大提高2.81％、燃油消耗率最大降低3.02％.     

车用汽油机怠速稳定性控制技术研究

怠速燃油经济性和排放控制是发动机研究的重要内容。根据发动机怠速工作过程的非线性、时变和不确定性．研究了怠速稳定性控制机理,分析了怠速空燃比漂移对稳定性的影响,讨论了发动机平均值模型的建立及其在怠速空燃比控制中的应用,对传统的怠速PID控制、模糊控制等控制策略进行了分析,提出了怠速预测控制的理论框架,分析表明基于模型的预测控制对于发动机怠速稳定性具有更好的控制作用,指出了今后发动机控制技术的发展方向。     

汽车电子节气门位置最优预见控制

基于线性二次型最优控制理论和线性矩阵不等式处理方法,提出一种适用于汽车电子节气门的位置离散最优预见控制算法,该算法仅通过一组滑动电位计来测量节气门阀片角度位置实现闭环控制。针对节气门的实际使用环境,建立了离散化的节气门状态空间模型,利用状态转移法构建了包含目标信号的扩大误差系统;考虑实际系统中节气门物理参数难以辨识的特点和外部扰动力矩等不确定因素的影响进行了仿真,并基于快速控制原型技术进行了试验验证。仿真和试验结果均表明,所设计的位置最优预见控制算法能够快速准确地跟踪目标开度信号,增强了电子节气门控制系统的稳定性和鲁棒性。