基于改进PID与模糊算法的汽油机瞬态空燃比复合控制方法研究

摘要

近年来大气污染物排放总量居高不下，大气污染已经成了中国第一大环境污染问题。鉴于汽车作为一种交通工具运用越来越广泛，汽油机排放对大气环境的影响越来越大，而汽油机瞬态工况空燃比控制精度低、污染物排放量大，因此本文展开对汽油机瞬态空燃比的控制研究，对降低汽油机的污染物排放具有重要的理论与实际意义。
　　针对空燃比反馈延迟和油膜动态效应引起的汽油机瞬态空燃比难以控制的问题，论文主要利用Matlab软件，建立汽油机瞬态空燃比模型，利用仿真结果与试验标定结果进行对比，验证该模型的准确性;通过分析汽油机空燃比控制过程中存在的时滞环节，改进传统的PID控制算法，降低汽油机空燃比反馈滞后的影响;通过仿真实验和试验数据总结瞬态工况油膜动态规律，设计一种模糊油膜补偿器，减弱油膜动态效应引起的空燃比波动;最后提出基于PID与模糊算法的汽油机瞬态空燃比的自适应复合控制方法，建立汽油机瞬态空燃比的自适应复合控制模型来提高汽油机瞬态空燃比的精度。
　　最终仿真实验结果显示:采用经典PID算法控制时，加速瞬态工况空燃比波动峰值达到15.2附近，然后出现了较大幅度的震荡情况，经过误差时滞修正后可以降低峰值和减小波动;文章设计的模糊油膜补偿器可以显著减弱汽油机瞬态空燃比的持续增大和减小的现象;采用参数自适应模糊PID复合控制方法后，瞬态空燃比波动的峰值进一步降低，空燃比的震荡幅度也相应减小，在节气门开度达到稳定后，空燃比可以迅速回到稳定值14.7左右。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 汽油机瞬态空燃比控制方法研究现状

1．2．2 PID与模糊算法在空燃比控制中的应用研究现状

1．3 本文课题来源与研究内容

第二章 汽油机瞬态空燃比模型的建立

2．1 发动机模型概述

2．2 汽油机均值模型建立

2．2．1 动态油膜模型

2．2．2 进气系统动力学模型

2．2．3 汽油机动力输出模型

2．2．3 设置参数及子模型封装

2．3 汽油机瞬态空燃比模型及仿真

2．4 本章小结

第三章 基于时滞修正PID算法的瞬态空燃比控制

3．1 PID控制算法介绍

3．2．1 空燃比PID控制系统时滞环节分析

3．2．2 时滞修正模块设计

3．3 带时滞修正的空燃比PID控制模型的建立

3．3．1 喷油修正量的计算

3．3．2 带时滞修正的空燃比PID控制模型

3．4 模型仿真及结果对比分析

3．5 本章小结

第四章 基于模糊算法的油膜补偿器设计

4．1 模糊控制简介

4．1．1 概述

4．1．2 模糊控制器的基本原理

4．2 瞬态工况油膜动态规律研究

4．2．1 油膜动态特性分析

4．2．2 瞬态工况油膜质量变化规律

4．3 模糊油膜补偿器设计

4．3．1 模糊输入量的选择

4．3．2 确定语言变量和隶属度函数

4．3．3 制定模糊规则表及模糊推理和去模糊化

4．3．4 模糊油膜补偿器仿真模型

4．4 模糊油膜补偿器控制效果仿真

4．5 本章小结

第五章 瞬态空燃比自适应模糊PID复合控制方法

5．1 瞬态空燃比自适应模糊PID复合控制方法提出

5．2 瞬态空燃比自适应模糊PID复合控制模型建立

5．2．1 模糊油膜补偿器参数自适应调整

5．2．2 基于时滞修正的PID控制器参数自适应调整

5．2．3 瞬态空燃比自适应模糊PID复合控制模型

5．3 仿真及结果对比分析

5．4 本章小结

总结

展望

参考文献

致谢

附录