基于极点优化配置的发动机空燃比控制器设计.pdf

第23卷第7期
电子设计工程
2015年4月
Vol 23
Electronic Design Engineering
Apr.2015
基于互忧化配置的赏劬机空燃比控制器設计
徐天宇,陈彦昌,姚杰,何德峰
(浙江エ业大学信息工程学院,浙江杭州310023)
摘要:针对燃油发劲机的燃油油膜动力学子系统,以发动机的空燃比精确拉制为最终目标,米用基于状态空问模型的
极点配置方法设计控制器。为确定适当的目标极点,提出根主导点褫念,利用坐标轮換法搜嗦最优参数,从而确
定标极点的方法。最后通过仿真实验,验证所提出方法有较好的空然比控制数果,为空燃比精确控創提供了一种新
的思路
关键词;油膜;空然比;极点配;主导点;坐标轮法
中图分类号:TN820.4
文献标识码:A
文童编号:1674-6236(2015)07-0004-03
The design of air-fuel ratio controller for ST engine based on
optimized pole-placement
XU Tian-yu, CHEN Yan-chang, YAO Jie, HE De-feng
(School of Inormation Ergineering he ang Un ersi of echnolog, Hangzhou 310023, Ch)
Abstract For fuel film dynamic subsystem of a SI engine, using the method of pole-placement based on state space model to
design a controller aim to accurately control air-fuel ratio of a SI engine. In order to determine the appropriate target poles, on
basis of the concept of predominant pole a technique to determine the target poles employing the method of coordinate
alteration was proposed. Finally, simulation experiment verified the effectiveness of the method obtained which provide a new
thinking of air-fuel ratio accurate control
Key words: fuel film: air-fuel ratio; pole-placement predominant pole; coordinate altemation method
燃油发动机作为汽车和农业机械的主要动力源,其应在发动机空燃比控制中的优势更加明显。国内外学者也在这
用量不断增加。同时,燃油发动机的尾气排放帯来了严重的方面做了很多研究,文献[?提出基于神经网络的空燃比控制
空气污染问题;而且由于不可再生资源石油的不断消耗,方法;文獻提出基于自适应方法的空燃比控制策略;文献
也带来能源短缺问题。这对发动机排放性能和动力性能提出8]提出基于模型的空燃比控制方法。
了严埈的挑战。三效催化器的使用很好的减少了尾气污染和
本文在分析发动机平均值模型的基础上,针对然油油
提高了燃油燃烧效率,但是其工作环境要求空燃比在14.7(±膜子系统进行控制器设计,基于油膜状态空间模型,使用极
3%)范田内间。可见,空燃比的准确控制具有非常重要的经济点配置方法设计跟踪控制器处理油膜子系统。对于目标极点
价值和环保价值
的确定,提出根据主导极点概念,用坐标轮换法优化极点参
燃油发动机,由于燃油喷射在进气歧管中而不是气缸数,从而确定目标极点的方法。期望消除油膜影响,从而达到
中,有部分燃油蒸汽会在节气门后和进气歧管壁接触并液化空燃比的精确控制。
形成燃油油膜。实际进入气缸的油质量由油膜蒸发和未液
1极点优化配置跟踪控制器设计
化部分燃油蒸汽共同组成。稳态时,油膜液化和蒸发量趋于
稳定,易于控制;瞬态时,由于发动机喷油量与油膜参数变化
考虑被控对象的增广状态空间模型:
导致稳定状态破坏,难以控制。这是空燃比难以控制的主要
x『A01「x1「B1「0
因素之一,为消除油膜的影响,绝大多数燃油发动机采用基
C0Jq」0
于油膜模型的前馈补尝策略,油膜特性参数由MAP图或拟
合多项式给出,这需要大量的试验,并且随着燃油发动机的
y=[C0
瘩损,补偿效果变差。随着处理器技术的进步,运算速度提
高,价格下降,以及现代控制理论的进步使得现代控制技术
其中,x∈R为系统状态变量,∈Rm为输人变量、y∈R
为出变量,A、B和C为恰当维数的常数矩阵,y∈R为阶
收稿日期:2014-07-19蒋件编号:201407142
基金项目:浙江工业大学信息工程学院蹇龙基金(2014JL001)
作者筒介:徐天字(199-),男,浙江桐乡人。研究方向:发动机先进控制。
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