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。     

基于空气流量预测的发动机空燃比三步非线性控制

为降低排放并保证发动机的动力性,空燃比(Air-fuel ratio,AFR)控制成为人们日益关注的焦点。空燃比的瞬态精确控制可同时兼顾扭矩输出和尾气排放。为达到瞬态空燃比的精确控制,提出了空燃比三步非线性控制方法,包含稳态控制、参考前馈控制和误差反馈控制。当空燃比期望值为恒值时,稳态控制起到主导作用;当车辆扭矩需求发生速变时,空燃比期望值也发生跳变,参考前馈控制此时将及时做出反应;误差反馈控制以废气氧传感器(EGO)测得的空燃比作为反馈量进行修正。考虑喷油器执行机构的延迟,基于模型实时预测未来进气歧管的压力,通过前馈控制进行延迟补偿。利用仿真平台en-DYNA中的四缸发动机模型进行仿真验证,证明算法瞬态工况和参考输入快变时的有效性。     

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.     

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.     

基于人工智能的汽油机瞬态空燃比控制策略研究

介绍并对比了基于神经网络和模糊控制的瞬态空燃比控制方法,二者均不要求控制对象为非常精确的模型.特别在应用的非线性理论建模还不十分完善的情况下,神经网络控制器和模糊控制器的这个优点更为突出.     

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。     

基于人工智能的汽油机瞬态空燃比控制策略研究

介绍并对比了基于神经网络和模糊控制的瞬态空燃比控制方法,二者均不要求控制对象为非常精确的模型。特别在应用的非线性理论建模还不十分完善的情况下。神经网络控制器和模糊控制器的这个优点更为突出。     

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。     

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.     

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。     

电控空气悬架车高调节与整车姿态控制研究

针对电控空气悬架在车高调节过程中存在的过充、过放以及振荡等不良现象,提出一种能够对气体质量流量进行自适应调节的神经网络PID控制方法。根据车辆系统动力学和变质量充放气系统热力学理论,建立了电控空气悬架车高调节数学模型,设计了车高调节BP神经网络PID控制器,并对控制器的实际性能进行了仿真验证。在此基础上,为了进一步防止车高调节过程中因四角高度调节不同步而引起的整车姿态失稳现象,基于模糊控制算法对系统局部控制量进行了修正,从而形成整车姿态模糊控制器。最后,基于D2P快速开发平台搭建了电控空气悬架车高调节控制系统,进行了整车台架试验。试验结果表明,所设计的控制系统不仅能够实现车身高度的有效调节,同时还能抑制车高调节过程中的整车姿态变化。     

电控喷射压缩点火天然气发动机特性的试验研究

设计开发了由PC机控制的天然气复合供气系统和具有低散热结构的分隔式燃烧室组成的新型燃烧系统,采用陶瓷电热塞和进气空气加热的辅助手段,实现了天然气发动机的压缩点火.并对影响压缩点火天然气发动机起动性能、运转范围的相关因素进行了试验研究.     

预混式气力喷雾系统气液混合二相流流场研究

针对目前气力雾化技术中存在的气液比高、能耗大等缺陷，应用流体力学理论建立混流器的流动理论模型，通过控制体理论推导混流器气体运动方程及液体运动方程，设计了能节省能量的预混式气力喷雾系统的整套方案，并进行试验研究，验证其理论推导的正确性。     

养殖场空气污染监测系统设计——基于电化学气体传感器的应用研究

针对养殖场周围空气污染问题,根据三电极电化学气体传感器的工作原理,设计了养殖场空气污染监测系统。该系统选用嵌入式LPC2148芯片作为终端控制器,VC++6.0创建上位机监控界面,使用串口通信控件MSComm和终端进行通信,并用MSChart图表控件绘制了NH3和H2S气体浓度曲线。为此,详细地介绍了系统终端与上位机界面的设计和原理。实验证明,该系统能准确、灵敏地检测出有毒气体的浓度,在养殖场周围环境保护上具有很好的应用价值。     

规模化猪舍废气复合净化系统设计与试验

为解决规模化猪舍废气排放造成的环境污染问题,设计了一种猪舍废气复合净化系统。该系统采用化学法与水洗法相结合,通过PLC（可编程逻辑控制器）控制系统实时采集净化系统内的pH值、电导率、液位和压差等动态环境数据,智能控制洗涤泵启停和电磁阀通断,自动完成供水、加酸、喷淋和排废4个工作环节。同时,控制系统采用MCGS触摸屏与PLC建立通讯,通过创建人机交互界面实现系统环境数据监测、运行状态流动显示、按需配置系统参数和报警信息输出等多种功能,实现了系统操作的人性化和过程的可视化。系统可根据实际应用中对净化效率和运行成本的要求,实现多种控制模式,均有效抑制了猪舍废气排放。试验结果表明,系统对主要污染成分氨气的平均去除率可达到85%,整体运行可靠、控制简单,经济成本量化清晰。该系统在江西某种猪场实施应用,成效显著,可为畜禽养殖环境废气净化处理的工程应用提供参考。     

基于压电薄膜的免耕播种机播种深度控制系统

为使免耕播种机在秸秆覆盖地作业时自动保证播种深度的一致性和稳定性,设计了一种主动作用式播种深度自动控制系统。采用聚偏二氟乙烯(Polyvinylidence fluoride,PVDF)压电薄膜传感器将免耕播种机限深轮的胎面形变量转换为电压信号,信号处理电路对传感器产生的信号放大滤波,提取信号峰值,系统根据峰值信号实时监测播种单体对地表的压力,控制信号形成电路在压力不足时发出控制信号,控制安装在播种机机架与播种单体四连杆间的空气弹簧产生推力,使播种单体能够产生对地表的压力,从而保证播种深度的一致性。试验结果表明,所设计的主动作用式播种深度自动控制系统能够精确控制开沟深度,仿形性能可靠,作业速度为5~8 km/h时,播深合格率达到90%,作业速度大于8 km/h时,播深合格率明显高于被动作用式播种深度控制装置。     

车辆空气悬架PID控制系统的研究

为了提高车辆的乘坐舒适性和改善操纵稳定性,以电子控制空气悬架为研究对象,应用PID控制理论,研制了调节空气弹簧刚度的可编程控制器(PLC),并设计了相应的控制程序。该控制器以空气悬架的刚度作为控制量,选取簧上质量垂直振动加速度均方根值为目标量,建立了1/4车辆悬架PID控制仿真模型,对PID控制系统进行仿真。仿真分析表明,PID控制算法可以改善汽车的行驶平顺性,对空气悬架的控制是可行且有效的。     

半履带式气垫车的模糊控制系统

根据半覆带式气垫车的结构型式及行走特性,提出了模糊ＰＩＤ控制方案,研制了实时测量系统,并设计了相应的测量电路,由计算机协调控制整个闭环系统,保证气垫车能够稳定地运行并达到功率损耗最小。整个控制过程用ＭＡＴＬＡＢ软件进行了仿真并进行了试验研究工作。试验结果证明采用自速写模糊ＰＩＤ控制器能够使半覆带式气垫车稳定行驶的最佳工作状态。     

基于4G网络的气调保鲜配气远程监控系统设计与试验

为提高生鲜农产品气调保鲜配气过程的精确度及自动化水平,设计了一套气调保鲜配气远程控制系统,依托嵌入的PID控制算法和质量流量控制器实现对原料气体流量、浓度和混配比的控制;以4G网络作为远程数据传输途径,选择4G DTU作为网络数据收发器,通过手机小程序实现移动客户端的远程监控功能。系统在结构上设置了气体参数感知层、数据网络传输层和控制操作应用层;基于配气系统远程监控要求,在PLC内部嵌入Modbus RTU程序,保障DTU与PLC之间的通信;使用TCP协议,使其与云服务器之间进行数据传输。根据对系统稳定性、准确性及其通信性能的测试,在配气稳定时配气体积分数平均误差绝对值在0.22%浮动,平均误差较传统方法降低了约91.67%,且配气速度提高50%左右,极大改善了配气场地的工作条件和生产效率,为进一步完善生鲜农产品气调保鲜自动化配气生产线提供了技术支持。