宽域废气氧传感器控制方法研究及实现

摘要

宽域废气氧(简称UEGO)传感器具有较宽的空燃比测量范围，广泛地应用于稀燃发动机空燃比控制系统，能够为汽车电子控制单元(简称ECU)提供更加准确的空燃比信号，保持发动机气缸内混合气在理论空燃比附近，减少汽车尾气对空气产生的污染。UEGO传感器需配以相应的控制器才能正常工作，控制器的优劣直接决定传感器的性能。本文主要研究UEGO传感器的控制方法和控制系统软件。
　　通过空气环境中的开环实验，建立温度模块的数学模型，针对温度的非线性和冷启动加热限制，提出斜坡加热与模糊PI相结合的分段控制策略。在混合气配气平台上进行泵电流模块的开环实验，建立不同工况下被控对象的数学模型，针对模型参数存在摄动，提出采用模糊PID控制方法。
　　研制了UEGO控制器的系统软件，由初始化、看门狗、人机接口、上位机通讯、温度控制、泵电流控制、空燃比计算等模块组成，实现温度和泵电流模块的信号采集及控制、测量计算、人机交互等功能。
　　使用LabVIEW开发上位机监控软件，实现控制参数设置、状态监控、结果记录和显示等功能。在空气环境中的实验结果表明:常温下传感器冷启动时间少于20s，温度控制精度较高;泵电流控制的调节时间为191ms，具有调节时间短，抗干扰能力强等优点。在混合气配气平台上进行动态实验，结果表明:所研制的UEGO控制器能够快速响应外界工况的变化，具有良好的动态性能。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题来源及主要研究内容

第二章 温度控制方法研究

2．1 温度控制简介

2．2 温度建模及分析

2．2．1 实验建模

2．2．2 被控对象特性分析

2．3 控制方法研究

2．3．1 斜坡加热控制

2．3．2 模糊PI控制

2．4 仿真实验

2．5 小结

第三章 泵电流控制方法研究

3．1 泵电流控制简介

3．2 泵电流建模及分析

3．2．1 实验建模

3．2．2 被控对象特性分析

3．3 模糊控制方法研究

3．4 仿真实验

3．5 小结

第四章 控制系统软件研制

4．1 系统软件总体框图

4．2 主监控程序

4．3 初始化模块

4．4 温度控制

4．4．1 温度信号采集

4．4．2 内阻测量信号处理

4．4．3 温度控制算法

4．5 泵电流控制

4．5．1 温度控制周期定时

4．5．2 泵电流信号采集

4．5．3 泵电流控制算法

4．6 测量结果计算

4．7 人机接口

4．8 上位机通讯

4．9 看门狗模块

4．10 小结

第五章 系统实验

5．1 上位机监控软件设计

5．1．1 方案设计

5．1．2 通讯协议

5．1．3 界面设计

5．2 温度控制实验

5．3 泵电流控制实验

5．4 控制系统动态实验

5．4．1 实验装置

5．4．2 动态实验

5．5 小结

第六章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况