汽车电子节气门控制仿真研究与试验

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节能、环保与安全是目前世界汽车技术发展的主要方向。在能源危机没有解决的前提条件下,汽车节能将能成为汽车工业的核心问题,电子节气门作为节能技术之一将有更为广阔的应用前景,该技术对汽车集成控制、远程控制、智能控制都具有重要的意义。 电子节气门控制系统复杂,精确控制困难。电子油门系统本身存在非线性阻尼特性,进气绕流阻力矩不稳定等因素。常规的PID控制无法解决系统稳定性和准确性之间的矛盾。因此本文对电子油门的控制特性进行深入研究,运用模糊PID控制方法,进一步提高节气门控制效果。 本文采用软件仿真与硬件实验相结合的研究方法进行节气门控制器的研究。详细分析了电子节气门的回复弹簧非线性、齿轮传动非线性以及摩擦力非线性等各种非线性特性并建立了节气门体的数学模型。利用Matlab/Simulink建立电子节气门的Simulink模型以及传统的PID控制仿真模块,在仿真环境下对PID控制中kp、ki、kd控制参数对节气门控制的效果进行研究,从实验中得出节气门模糊PID控制中的模糊规则和输入输出的隶属函数。在Matlab/Simulink中建立电子节气模糊PID控制算法模型,与传统PID控制算法模型进行仿真对比试验。在仿真曲线的对比中,可以看到模糊PID控制算法相对于传统PID控制算法有响应速度快、基本无超调、波动小等优点,具有优越的动态特性和稳定性能,能够实现电子节气门的精确控制。 将仿真研究所得的模糊规则和模糊PID算法运用到单片机,实现节气门的实际控制。本文采用AT89S52作为主控芯片,设计出能实现实时采集和同步控制的电子节气门控制器。搭建闭环控制实验平台对所设计的控制器进行测试。 通过实验证明,本文设计的节气门控制器对节气门的控制具有较高的精确度和较快的响应时间,为下一步研究节气门综合控制系统打下了良好的基础。
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