基于PID的柴油机闭环EGR控制策略研究

介绍了基于PID控制原理的柴油机闭环EGR控制策略;探讨比例系数P、积分系数I对EGR系统稳定性和响应性的影响,提出不同工况下PI参数的整定原则;在欧洲稳态试验循环NOx排放水平一致的前提下,对比分别采用开环、闭环控制策略控制EGR开度时,不同转速加速工况下发动机烟度排放、加速性能的区别。结果表明,采用闭环控制EGR系统时,发动机的瞬态工况烟度排放和加速性能都明显优于开环控制系统。     

基于单神经元的汽车方向自适应PID控制

针对汽车方向动力学控制存在的非线性和参数时变不确定性问题，提出了一种新的基于单神经元的汽车方向自适应PID控制算法。该算法利用了神经网络的自学习和自适应能力，实现了方向PID控制器的参数在线自整定，从而避免了传统的自适应PID控制必须在线辨识被控系统的参考模型参数而带来的计算工作量大的问题。仿真计算和场地试验验证表明该控制算法可有效地控制汽车按照预期给定的轨迹行驶，且保证了汽车方向闭环控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。     

无人驾驶汽车转向系统参数自整定及优化研究

针对已有的PID控制器在伺服系统中适应性差、参数调整困难的问题，对永磁同步电机伺服系统进行研究。提出了一种综合模型和规则的参数自整定策略，基于典型系统对三闭环PID控制器整定得到初值，其中利用模型参考自适应算法对电机进行辨识以得到速度环参数初值，采用共轭梯度法在参数初值邻域内寻优，进行Matlab/Simulink仿真分析，并通过了试验验证。结果表明，参数自整定下的控制器比传统控制器位置超调量上升了5%以内，上升时间下降了20%～50%。通过仿真与试验验证，参数自整定算法可以更优化地适应各种工况。     

基于模糊PID的汽车防抱制动系统控制策略的研究

在基于滑移率的ABS控制策略的基础上,建立了11自由度的汽车急转制动仿真模型。提出了一种参数自整定模糊PID控制算法,并采用了Bang-Bang控制和模糊PID控制分别对汽车ABS进行了仿真,其结果表明:模糊PID控制比Bang-Bang控制可以达到更好的效果。     

奥迪A6废气再循环系统（EGR）的检修

废气再循环系统（EGR）的作用是把发动机排出的一部分废气（惰性气体）引入进气系统中，与混合气一起进入气缸中燃烧，降低气缸内最高温度，减少NOx的生成。 一、概述 奥迪A6采用电控EGR系统，如图1所示。EGR阀工作时，ECU根据存储器内的不同条件下理想的EGR阀开度控制EGR阀，EGR阀开度传感器检测EGR阀的开度，并将信号送至ECU     

基于神经网络的柴油机轨压模型补偿容错控制研究

电控柴油机高压共轨燃油喷射系统具有很强的非线性、时变性和扰动性,传统的控制方式难以精确控制系统的轨压。基于BP神经网络辨识得到了非线性柴油机燃油喷射系统模型,提出了一种模型补偿容错控制方法。该方法在PID参数模糊自整定控制的基础上,通过加入一个基于梯度下降算法的误差补偿控制器修正输出偏差,实现了对柴油机燃油喷射系统时变性和扰动性的控制。仿真结果证明了该方法的有效性,与传统PID控制和模糊PID控制相比具有更好的鲁棒性和抗扰动性。     

四轮独立驱动电动汽车轮毂电机控制策略的研究

为降低轮毂电机转矩脉动对电动汽车平顺性的影响,提出了开关磁阻电机的控制策略。建立了电机的非线性模型,对电机进行了最优角度控制。针对电机转矩脉动问题,首先在直接转矩分配控制基础上,采用模糊算法对传统PID控制器的参数进行在线整定,其次提出将快速终端滑模控制算法与直接转矩分配相结合的控制策略。仿真结果表明,模糊算法的引入提高了系统的稳定性;而快速终端滑模控制算法不仅提高了系统抗干扰的能力,而且降低了电机的转矩脉动。     

基于PLC的模糊PID控制在气动伺服系统的应用

针对气动位置伺服控制系统,提出一种基于模糊算法与PID相结合的控制方式。系统以三菱PLC为控制器,位移传感器反馈信号,以位置偏差E及其变化率EC为双输入,控制量U为单输出,通过建立模糊控制规则,对PID参数进行在线整定。试验表明,该方法得到很好的系统响应和跟随性。     

模糊PID控制器在机油冷却器检测中的应用

通过利用参数整定PID的模糊控制器对发动机机油冷却器传热性能试验台的温度进行控制。利用模糊控制算法对PID3个参数k_p,k_i,k_d进行整定,以改善其控制性能,并根据实际系统进行仿真。结果表明,此系统能提高温度控制性能,提高了工作效率,简化了操作规程。     

柴油机两级涡轮阀可调增压系统变海拔控制策略研究

为解决某型两级可调增压柴油机变海拔、变工况增压压力控制复杂问题。采用GT-POWER软件建立两级可调增压柴油机高海拔工作过程模型,利用试验数据进行了模型校核。设计了两级可调增压柴油机涡轮旁通阀变海拔控制策略,优化标定得到了高/低压级涡轮旁通阀最佳开度和最佳增压压力。采用仿真与试验相结合手段,比较了基于增压压力PID闭环控制和基于涡轮旁通阀开度的开环控制对柴油机高海拔瞬态性能的影响。结果表明:采用PID闭环控制,相比平原,3000、5000 m海拔增压压力首次达到目标值90%的时间分别增加了0.11、0.19 s。涡轮旁通阀开环控制与闭环控制相比,0、3000和5000 m首次达到目标增压压力的时间分别缩短了0.09、0.197和0.14 s,但实际增压压力与目标增压存在偏差。基于此,采用增压压力PID闭环反馈控制与涡轮旁通阀开环控制相结合的控制算法能够同时兼顾两级增压系统瞬态过程的鲁棒性和准确性,是未来高海拔两级增压系统瞬态过程的理想控制算法。     

A study of a torque control algorithm for direct-injection gasoline engines

A new torque control system was developed for direct injection gasoline engines. The control algorithm was obtained through an analysis of torque behavior under lean combustion with the application of EGR. Tests were conducted in which the openings of both the throttle valve and EGR valve were used as the control parameters, and the fuel injection quantity was synchronized with the phase of the air flow into the cylinders. It was found that good correspondence was obtained between the actual torque and the target torque even when the air–fuel ratio and the EGR rate were changed under transient operating conditions.     

排气道EGR策略对CAI燃烧过程影响的模拟研究

通过一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件CHEMKIN联合模拟发动机循环,建立乙醇燃料排气道EGR模型,研究了发动机CAI燃烧的控制因素。分析了排气道EGR策略中的排气门晚关、进气门晚开和进气门开启时刻与排气门关闭时刻同时变化3种配气定时方案对EGR率的影响。由模拟计算可知排气道EGR策略对发动机缸内的换气过程、燃烧过程有强烈的影响。模拟结果表明:随着排气门逐渐晚关,EGR率增大,进气门关闭时刻缸内温度升高;进气门晚开策略中,EGR率受进气回流的影响较大;排气门晚关、进气门晚开同时变化策略扩大了CAI燃烧的EGR率范围;适当的EGR率有利于CAI燃烧的实现,EGR率过低或过高将导致失火和爆震,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

基于滑模理论的车用EGR系统混沌控制

基于高阶滑模混沌控制的快速稳定和高效鲁棒特点,建立了柴油机EGR系统动态数学模型;设计了柴油机EGR系统的误差评估滑模面、滑模控制率与混沌控制器;针对EGR阀动态控制规律与响应迟滞机理,制订了柴油机EGR阀的控制、修正与优化策略。利用Control Core软件,对EGR阀的响应特性、占空比和EGR率进行了仿真,实现了高阶滑模混沌控制器对EGR系统精确修正、优化与控制。依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了增压柴油机EGR系统的动态响应特性和排放测试等试验。试验结果表明,该高阶滑模混沌控制器性能可靠、处理能力强、控制精度高,满足柴油机EGR系统的控制要求。     

内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上,通过改变内外EGR策略和喷油压力,对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现,发动机转速和喷油量分别固定为1 500r/min和20mg/cycle。研究结果表明,通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放,其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放,而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中,提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放,但改善效果逐渐减弱,同时为了抑制炭烟排放,需要结合更高喷油压力,而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。     

EGR柴油机瞬态性能优化研究

以降低瞬态过程烟度和NO_x排放为目标,在一台高压共轨电控重型柴油机上进行了EGR对柴油机恒转速增扭矩5s典型瞬态过程燃烧和排放性能影响的优化研究。结果表明:瞬态过程中固定EGR阀开度造成EGR率"超调"、烟度剧增;与"全程轨压"策略相比,"分段轨压"有利于改善小负荷工况的燃烧热氛围,提高瞬态起始负荷并耦合"分段轨压"可以有效降低瞬态过程烟度峰值;EGR阀的开闭对瞬态性能影响最大,瞬态过程1.5s关阀、4s开阀的策略可以实现较好的烟度和NO_x排放折中,消光烟度峰值为9.2%,NO_x峰值稍有增加但增幅不大。     

负荷控制方式对甲醇发动机性能影响的试验研究

在1台2L柴油机改装的点火式甲醇发动机上分别采用节气门、节气门联合EGR以及单纯EGR的方式来控制发动机负荷,试验负荷选择了全负荷的50%和75%,过量空气系数保持在1附近,调整点火角,进行动力性和排放性试验。研究发现:两种负荷下都是采用节气门联合EGR控制负荷时发动机的动力性和经济性最好;两种负荷下的HC排放随控制方式的不同而不同,但均为节气门控制负荷时HC排放最低;两种负荷下的CO排放随控制方式的不同而不同,但都是节气门控制负荷时CO排放最高;两种负荷下的NOx排放规律相似,均为节气门开度越大,NOx排放越低。     

基于直驱阀的快速响应线控制动系统液压力精确控制

为突破响应时间与控制精度的性能瓶颈，提出一种基于直驱阀的快速响应线控制动系统，通过基于Halbach永磁阵列的电磁直线执行器直接驱动阀芯，实现制动轮缸液压力的迅速调节。建立线控制动系统电磁、机械和液压子系统模型，设计基于逻辑门限的线控制动系统液压力-直驱阀位置切换控制架构。压力环采用滑模变结构控制，使轮缸液压力迅速逼近目标液压力值；设计结合摩擦补偿自适应控制律、稳定反馈和鲁棒控制的自适应鲁棒控制方法的直驱阀位置环，使直驱阀芯能够迅速通过阀死区；基于李雅普诺夫函数方法证明算法的稳定性。以线控制动系统的响应时间、控制精度等性能参数作为目标函数，通过相关矩阵分析控制参数对性能的影响规律，并通过多目标粒子群算法优化控制器参数。研究结果表明：提出的切换控制方法与PID控制和滑模控制相比，目标压力10 MPa的阶跃响应时间为0.05 s，稳态误差不超过2％；ARTEMIS欧洲循环工况下的均方根误差为0.33 MPa；设计的直驱阀结构与控制方法有利于提高制动系统的响应速度和控制精度。     

Iterative Learning Control Algorithm for Feedforward Controller of EGR and VGT Systems in a CRDI Diesel Engine

The modern diesel engines equip the exhaust gas recirculation (EGR) system to suppress the NOx emissions. In addition, the variable geometric turbocharger (VGT) system is installed to improve the drivability and fuel efficiency. These EGR and VGT systems have cross-coupled behavior because they interact with the intake and the exhaust manifolds. Furthermore, the turbocharger time delay, gas flow dynamics through EGR pipe cause the nonlinearity characteristics. These nonlinear multi-input-multi-output characteristics cause the degradation of control accuracy, especially during the transient condition. In order to improve the control accuracy, this study proposes an iterative learning control (ILC) algorithm for feedforward controller of EGR and VGT systems. The feedforward controller obtains the values about EGR and VGT actuators using the previous control results in predefined transient states. The ILC algorithm consists of a PD-type learning function and a low-pass filter. The control gains of learning function are determined to guarantee the convergence of learning results. In addition, the low-pass filter is designed for robustness against plant disturbance. The proposed control algorithm was validated by engine experiment which repeated predefined transient states. The error was reduced by 15 % according to the gain. As a result, the proposed algorithm is affordable for improving the transient control performance.     

EGR系统在SNH4102型柴油机中的标定试验

EGR系统是治理内燃机排放污染物Nq的有效方法之一,在PTO台架上对SNH4102型柴油机EGR系统进行标定试验,采用真空度控制EGR阀开度,实现EGR系统的调节。在柴油机额定转速下,将测功器开至100％,75％,50％,10％;在最大扭矩下,将测功器开至100％,75％,50％;及怠速工况下,找到EGR阀最佳开度,完成EGR系统的标定;并通过NHA-501型废气分析仪和FLB-100不透光式烟度计等测量排放物的含量。结果表明：在SNH4102型柴油机台架试验中,EGR系统对于NOx的控制有明显的效果,对CO和HC等排放物的抑制作用不明显。     

基于喷油提前角一EGR阀开度联合标定的欧Ⅳ柴油机试验研究

以某4缸、增压直喷柴油机为样机,利用专业试验台架,对样机的喷油提前角和EGR阀开度进行了不同工况下的标定,使样机的排放指标达到欧Ⅳ排放标准.验证了喷油提前角和EGR系统对柴油机排放的影响,找到了使发动机排放达到最理想状态时的最佳喷油提前角和EGR阀开度.