汽油發(fā)動機轉速變增益魯棒控制的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代車輛性能的不斷提高，對發(fā)動機全工況內轉速控制提出了更高的要求，例如轉速控制的魯棒穩(wěn)定性和自適應性、調節(jié)過程的快速性和平穩(wěn)性等，從而使得發(fā)動機轉速控制系統(tǒng)的研究更具挑戰(zhàn)性，需要更先進的設計理論和方法。
　　 針對現(xiàn)有發(fā)動機轉速魯棒控制算法具有很大的保守性，不能保證發(fā)動機在其整個工作范圍內都具有良好的控制品質。本文基于變增益思想，完成了某汽油發(fā)動機轉速變增益魯棒控制的研究。主要研究內容及創(chuàng)新如下：
　　 基于發(fā)動機平

2、均值模型的建模思想，依據(jù)所研究發(fā)動機的結構參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，考慮負載扭矩特性和節(jié)氣門執(zhí)行器特性，建立了二沖程汽油發(fā)動機動力裝置模型。在Matlab\Simulink環(huán)境下對所建發(fā)動機模型進行了數(shù)值仿真分析，結果表明所建發(fā)動機模型能夠反映發(fā)動機特性，為汽油發(fā)動機轉速控制系統(tǒng)的設計分析和仿真計算打下了基礎；
　　 基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊和區(qū)域極點配置理論，給出了一種新的具有極點約束的模糊變增益方法，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)

3、定性和全局性。設計了滿足極點約束和性能的多目標汽油發(fā)動機轉速控制器，所設計控制器在發(fā)動機整個工作范圍內具有連續(xù)增益，避免了傳統(tǒng)變增益控制方法的增益切換問題。在此基礎上，考慮發(fā)動機建模誤差及各種不確定因素，考慮具有外界干擾的不確定T-S模糊模型，提出了一種新的具有極點約束的魯棒模糊變增益控制方法，證明了所設計控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和全局性?；诖朔椒ㄔO計了汽油機魯棒轉速控制器，通過仿真驗證了所提方法的有效性。模糊變增益方法基于分而治之的思想

4、，將非線性控制設計問題分解為多個線性子問題來處理，不需精確的數(shù)學模型，為復雜非線性系統(tǒng)提供了一種有效的模糊智能控制方法；
　　 基于線性變參數(shù)系統(tǒng)和多胞的概念，結合性能和極點配置目標，給出了一種多胞變增益控制方法，證明了所設計控制系統(tǒng)的全局性?；诙蜠-穩(wěn)定和二次性能概念，利用多胞特性將整個控制器設計轉化為對胞體頂點控制器的設計，減少了計算量，利于控制應用?；谒o出的多胞變增益控制方法和汽油機多胞LPV模型，設計了汽油發(fā)動機

5、轉速控制器，通過引入節(jié)氣門、轉速的測量值，控制器可隨汽油發(fā)動機動態(tài)特性的變化而變化，使控制系統(tǒng)沿著所有參數(shù)軌跡都能保持良好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能，通過仿真驗證了所提方法的有效性。該方法適合于具有精確LPV模型的非線性系統(tǒng)的變增益控制，并具有一定的保守性；
　　 為了降低多胞變增益控制器設計的保守性，利用參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)方法，考慮參數(shù)變化率，導出了系統(tǒng)穩(wěn)定性條件。應用投影引理引入附加矩陣，消除了Lyapunov函數(shù)和系統(tǒng)矩

6、陣之間的耦合，提出了一種設計變增益控制器的新方法，給予了理論證明。利用多凸概念，將變參數(shù)及其變化率空間的無窮LMIs求解轉化為其頂點集的LMIs凸優(yōu)化求解，大大減少了計算量，易于數(shù)值實現(xiàn)。基于所提出的降保守性多胞變增益控制方法和汽油機多胞LPV模型，設計了汽油發(fā)動機轉速控制器，仿真驗證了所提方法的有效性；
　　 為了驗證所設計汽油發(fā)動機轉速控制算法的有效性，設計并搭建了控制器硬件在環(huán)仿真實驗平臺，對上述控制算法進行了硬件在環(huán)仿真