论文摘要
汽车空燃比控制和点火提前角控制是发动机控制系统中的两个重要问题。为了使汽车满足一定的排放要求,同时具有良好的驾驶性能,需要对发动机的空燃比和点火提前角进行控制。这是因为三元催化转化器的转化效率在可燃混合气的化学当量比上达到最高,所以需要控制发动机的空燃比在这一理论值附近,减少废气排放。对发动机的转速进行有效控制同样也是发动机控制系统中的一个重要问题,不仅能够柔性的体现发动机的动力性能,而且还能够节省燃料从而提高发动机的经济性能。本文首先利用Matlab/simulink建立发动机系统模型及控制系统模型。由于发动机控制系统是一个多输入多输出的非线性系统,空燃比控制系统的模型具有参数不确定性和时变非线性,传统的辨识模型的方法很难应用。为此,本文考虑针对发动机不同工况下的运转特性,分别使用不同的控制算法。基于神经网络的控制算法简单,鲁棒性较强,适合于发动机这样的在瞬态工况下有纯时滞的非线性对象,本文选用自适应能力更强、学习更快、效率更高的BP神经网络控制算法；基于参数模糊自整定PID控制算法具有动态跟踪品质好和稳态精度高且对控制系统参数调整不太敏感等优点,本文将此算法应用于热机怠速工况中；在稳态控制工况中,本文采用被广泛应用的MAP图控制方法,而区别以往MAP图控制方法的是该方法是经过神经网络算法优化后的控制精度更高的控制方法。其次本文建立了发动机仿真标定模型,并利用仿真标定的方法替代部分的实机试验获得初始MAP数据。在对初始MAP数据的优化处理中引入人工智能神经网络预测法。从过程上看该方法似乎有点繁琐,但利用MATLAB提供的神经网络工具箱,使得神经网络的设计和训练过程都比较简单,更重要的是神经网络能够利用到所用的数据信息。再考虑发动机的强非线性因素,所以从这一点来讲,传统的线性插值法肯定是不精确的。而神经网络在非线性映射方面恰恰是它的优势所在,所以从理论上来讲,利用神经网络预测法来对喷油MAP初始数据进行处理是更可靠的最后本文基于MATLAB/GUIDE图形界面开发环境自制了针对发动机开环控制、闭环控制及仿真标定的图形用户界面,该界面使得在发动机控制系统运行过程中,数据输入变得简单、直观。在该界面上通过调用控件以及设计各控件的回调函数,可以实现发动机建模及仿真系统人机交互界面设计。可对控制系统进行快速的仿真标定和获得初始MAP。