发动机空燃比控制(A4v23)

分类号：TP29单位代码：10183研究生学号：2007522018密级：公开吉林大学硕士学位论文基于状态观测器的空燃比控制Air-FuelRatioControlBasedonStateObserver作者姓名：贾秀敏专业：控制理论与控制工程研究方向：发动机控制指导教师：陈虹教授培养单位：通信工程学院2009年4月—————————————————————基于状态观测器的空燃比控制—————————————————————Air-FuelRatioControlBasedonStateObserver作者姓名：贾秀敏专业名称：控制理论与控制工程指导教师：陈虹教授学位类别：工学硕士答辩日期：2009年05月20日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日吉林大学硕士论文《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士□博士学科专业：论文题目：作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：提要提要汽车是当今社会生活中一种不可缺少的交通运输工具，而发动机作为汽车的心脏，其性能好坏直接影响汽车的性能。要达到同时实现低排放、低油耗以及高动力性能的要求，不仅要控制汽油机燃油喷射量和点火正时，同时还必须对空燃比进行精确控制。传统的空燃比控制策略是依靠大量的标定实验获得控制MAP图，发动机运行完全依赖查表获得的参数。采用基于模型的空燃比控制策略实现发动机的空燃比控制，不但可以减少开发过程中标定实验的工作量，而且可以提高系统的鲁棒性能。本文主要研究基于状态观测器的空燃比控制问题，在借鉴国内外研究成果的基础上，就空燃比均值模型的搭建、卡尔曼状态观测器的搭建、空燃比控制算法研究及快速控制原型实验等方面进行了详细地论述。首先，利用平均值理论对空燃比系统进行建模，然后从enDYNA模型中获取均值模型参数，并利用enDYNA模型对均值模型进行校验。其次，介绍了经典卡尔曼滤波算法及滤波发散问题，然后利用它进行空燃比控制方法的研究。最后，基于dSPACE系统及xPCTarget实时环境搭建快速控制原型实时实验平台。并针对所设计的控制器、分别对汽油机空燃比均值模型和精确汽油机模型enDYNA进行离线实验，还对enDYNA模型进行快速控制原型实验。该实验进一步验证了算法的有效性和在实际应用中的可行性。本文的研究工作由国家自然科学基金（69804004）资助。关键词：空燃比，状态观测器，enDYNA，dSPACE，xPCTarget，快速控制原型实验目录I目录第一章绪论............................................................................................................................11.1课题背景及研究意义....................................................................................................11.2国内外发展现状............................................................................................................21.2.1空燃比控制生产应用现状.....................................................................................21.2.2空燃比控制理论研究现状.....................................................................................31.3发动机建模方法简介....................................................................................................41.4论文的主要内容............................................................................................................6第二章汽油机空燃比系统建模............................................................................................72.1基于平均值建模的理论.................................................................错误!未定义书签。2.2进气通道空气流量动力学模型....................................................................................82.2.1节气门处空气流量模型.........................................................................................82.2.2吸入气缸空气模型...............................................................................................102.2.3进气歧管压力模型...............................................................................................122.3燃油流量动态模型及燃油动态补偿器建模..............................................................142.3.1燃油油路动态模型...............................................................................................142.3.2燃油动态补偿器建模...........................................................................................162.4模型参数获取..............................................................................................................182.4.1发动机容积效应参数拟合...................................................................................182.4.2发动机模型的基本参数.......................................................................................202.5模型校验......................................................................................................................202.6本章小结......................................................................................................................23第三章空燃比控制算法研究..............................................................................................243.1经典卡尔曼算法..........................................................................................................243.1.1卡尔曼滤波理论....................................................................................................243.1.2卡尔曼滤波算法...................................................................................................253.2卡尔曼滤波的发散问题及解决方法..........................................................................28吉林大学硕士论文II3.2.1滤波产生发散的原因............................................................................................283.2.2自适应卡尔曼滤波算法........................................................................................283.3空燃比控制方案..........................................................................................................303.3.1瞬态工况进气压力观测.......................................................................................313.3.2稳态工况进气观测...............................................................................................323.3.3空燃比控制算法流程...........................................................................................343.4本章小结.........