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第32卷第3期
计算机仿真
2015年3月
文章编号:1006-9348(2015)03-0202-04
基于二阶滑模的汽油机瞬态空燃比控制
冯辉宗,谢闵君,袁荣棣,杨广
(重庆邮电大学汽车电子与嵌入式研究中心,重庆40065)
摘要:为克服瞬态工况下油膜动态特性对空燃比控制精度的影响,提出了一种二阶滑模空燃比控制策略。通过对发动机平
均值模型的分析,确定其作为单输入单输出(SISO)系统的非线性形式,设计了基于 Super- twisting算法的二阶滑模空燃比控
制器并运用 Matlab建模仿真。仿真结果表明,基于 Super- twisting算法的二阶滑模控制器鲁棒性强;与PD控制器和一阶滑
膜控制器相比较,控制精度和速度明显提高。
关键词:汽油发动机;瞬态工况;空燃比;超螺旋算法
中图分类号:TP301.6;TP391.9文献标识码:B
Transient Air-fuel Ratio Control of Gasoline Engine
Based on Second-order Sliding Mode
FENG Hui-zong, XIE Min-jun, YUAN Rong-di
Automotive Electronics and Embedded Systems Engineering R&D Center
Chongging University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
ABSTRACT: To offset the effects of fuel film dynamics on the accuracy of transient AFR control, a second-order
sliding mode control scheme for AFR control is presented. By analyzing the Mean Value Engine Model of gasoline en
gine as a single-input single-output(SIS0 system, the scheme determines a generalized non-linear system, and
then designs an AFR controller based on second-order sliding mode with Super-twisting algorithm. The corresponding
simulation is carried on the Matlab. The results show that the designed AFR controller has strong robustness, and its
control accuracy and stability are obviously better than PID controller and traditional sliding mode controller
KEYWORDS: Gasoline engine; Transient condition; AFR; Super-twisting algorithm
1引言
空燃比控制策略解决了传感器的相应延迟问题。然而,该方
针对日益严格的汽车排放法规要求,汽油机加装三元催法的控制性能受到设计者经验和其模型精度的限制。文献
化转换器以有效降低汽车的有害气体排放量已成为主流技[3]采用神经网络的竞争机制进行发动机工况识别,以专家
术。为了保证三元催化器的高转化效率,必须始终将空燃比系统计算发动机喷油量,利用信息融合技术进行空燃比控
保持在理论值附近。传统的空燃比控制方法,在发动机稳态制。仿真结果表明该方法控制精度良好,但在实际中需要传
工况时采用闭环控制,空燃比可以实现精确控制;对于瞬态感器具有较高的精确度和灵敏度。文献[4]、[5]和[6]通过
工况则利用查询脉谱图法进行开环控制,由于瞬态工况复杂神经网络预测算法随发动机工况的不同调整控制参数,实现
的动态特性,该方法需要大量标定实验且其适用范围受到一空燃比的控制。但其运算量大、在线计算时间长??。文献
定限制,空燃比很难控制在理论值附近。因此,大多数有『9]通过自适应一阶滑模控制技术,将空燃比控制在理论值
害排放物都是在汽油发动机瞬态工况下产生的。由此看来,附近,具有结构简单鲁棒性强的优点但是存在不可避免的抖
研究新的汽油机瞬态工况空燃比控制策略具有重要意义。
振问题。
近年来,国内外学者对空燃比控制方法进行了很多理论
针对传统滑膜控制策略中控制精度不足且存在抖振等
研究。文献[2]基于进气歧管空气压力和流量观测,提出的问题,本文提出一种基于 Super- twisting算法的二阶滑模控
制器,实现对汽油机瞬态工况下空燃比的控制。仿真结果表
基金项目:国家自然科学基金项目(113726);重庆市教委科学技术明该控制器不仅保留了传统滑膜控制器的有点,并且有效的
研究项目(KJ120511)
抑制了系统抖振,进一步提高了空燃比控制精度。
收稿日期:2014-06-20
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方方数据