随着世界经济的高速发展与工业水平的不断进步,各国汽车保有量也在持续上升。汽车工业的高速发展在促进人类社会进步的同时,不可避免地加剧了环境污染与能源短缺,因此各国法律法规对污染排放的要求越来越严格。传统的车载氧传感器只能实现对尾气中氧气含量的测量,却无法满足法规对于废气中氮氧化物的检测要求,而能够精确、快速检测氧浓度,实现空燃比与氮氧化合物浓度测量的氮氧传感器在控制尾气排放中将起到十分关键的作用。因此高精快速的氮氧传感器的研发成为了国内外一个十分具有挑战性的研究课题。由于氮氧传感器泵单元具有时变特性,并且因腔室内气体扩散的影响存在耦合关系,采用传统的PID控制手段无法很好地跟踪系统特性与消除泵单元间耦合影响,因此难以实现在复杂工况下的高精快速测量。并且其内部机理十分复杂,很难建立精确的机理模型。为了解决这个问题,本文通过氮氧传感器工作原理对其泵单元间的相互关系进行了理论研究,并在搭建了氮氧传感器测试平台与半实物仿真平台的基础上,通过对各泵单元相互之间影响关系的实验分析,确定了各泵单元间的耦合关系,并结合控制需求提出了针对中高温多腔室的氮氧传感器泵单元控制方法。主要包括:1.对主泵的自适应PID控制,针对神经元与传统PID控制的两种结合方式,即单神经元PID自适应控制与基于神经网络的PID自适应控制进行了研究分析;2.对副泵和测量泵的解耦控制,基于前馈补偿解耦、神经网络PID解耦与动态矩阵控制解耦方法进行了解耦控制研究。上述控制算法具有自适应能力,能够跟踪系统特性,解决时变优化问题;另一方面,该方法不要求对被控对象建立非常精确的数学模型,并且能够消除泵单元间的耦合性,从而完成对主要气氛影响单元的控制。本文基于MATLAB/Simulink、Speedgoat半实物仿真平台等工具,对不同算法进行了仿真实验,分析表明,针对氮氧传感器泵单元特性进行自适应控制与解耦控制,其控制效果明显优于传统的单闭环PID反馈控制。