汽车电控节气门的不对称建模和控制

汽车电控节气门的不对称建模和控制

在喷燃式发动机中，节气门是调节进入发动机空气量的阀，其间接地控制发动机的功率或转速。如今，几乎所有汽车都使用电控节气门（ETC），即为线控驱动。ETC利用电信号而不是机械结构控制节气门位置。而车辆发动机管理系统对节气门伺服机构的性能有很大的依赖性，因此节气门的基本控制系统必须是高效、鲁棒性能好且易于调节的。ETC系统包含操纵节气门的直流电动机和测量节气门位置的传感器。在电源故障的情况下，系统中的复位弹簧将节气门恢复至最初的位置。由于对节气门的建模一般都没考虑摩擦的非线性和结构的不对称性，因此使控制器对节气门的控制不够精确，且鲁棒性不够高。提出了一种改进的汽车ETC模型，以能够实时观察节气门的状态。节气门的性能主要取决于其打开和闭合的状态。复位弹簧的存在使节气门具有不对称性，考虑该不对称特性而建立了ETC的数学模型，并将该不对称模型导入非线性非对称比例积分（PI）控制器中，即为改进的PI控制器。试验结果表明，节气门的不对称性可大大提高ETC控制器的性能。利用许多车辆上用的A2C59511705、P.N.06F13306J大陆VDO ETC进行硬件在环试验。试验结果表明，所提出的非对称PI控制器对模型的非线性和摩擦现象有很好的抵抗能力。虽然对改进PI控制器的设计是在恒定条件下进行的，但在实际试验中该控制器能够随着参考信号而变化。

刊名：Int.J.Numer. Model（英）

刊期：2016年第29期

作者：Gisela Pujol et al

编译：朱会