怠速工况是发动机的重要工况之一,与发动机的排放水平、能源消耗有密切的关系。怠速工况时,由于汽车空调压缩机、动力转向器、自动变速器等装置的加载是突变的,这些扰动因素打破了发动机原有的稳定性,出现了较大的转速波动,严重时甚至引起熄火现象。因此在满足日益严格的排放法规的前提下,保持发动机在怠速工况运行的稳定性显得尤为重要。本文首先根据发动机怠速控制系统的要求,综述了目前发动机怠速工况下的各种控制方法,构建了发动机怠速工况下的控制方案,并且建立了发动机的平均值模型。由于汽油机是量调节控制,所以发动机燃气量的控制主要是通过控制节气门开度调整进气量来实现的。所以电子节气门的控制策略在发动机各个运行模式下的应用对于整个发动机的控制来说是相当重要的。于是针对发动机怠速工况下控制系统的要求,首先对电子节气门体进行建模,采用Backstepping的方法对电子节气门进行了控制;同时针对怠速工况中的燃油经济型问题设计了基于状态观测器的空燃比控制器;然后采用基于LMI的鲁棒控制的方法设计带约束的H_∞怠速控制器,仿真实验证明了该控制器对节气门时域硬约束有很好的控制效果,对参数不确定性具有很强的鲁棒性;接着根据第2章中构建的发动机怠速工况下的控制方案,进行了综合仿真,仿真结果显示在怠速工况下,系统能够很好的控制转速,并且空燃比系数也控制在“1”左右,很好的满足了怠速工况下燃油经济性问题。最后在xPC-Target实时系统上建立了发动机硬件在环仿真实验平台,并在该平台上进一步验证了控制算法的有效性。