毕业论文PPT答辩-基于模糊控制的汽油机怠速系统仿真研究.ppt

基于模糊控制的汽油机怠速系统仿真研究,安徽农业大学（工学院）专业车辆工程姓名学号11101121指导老师,Contents,目录,01,02,03,04,绪论,汽油机对怠速的要求,模糊控制理论,怠速模糊控制系统,绪论,1、课题的背景及研究意义随着我国经济的发展和科学技术的进步，汽车工业正在迅速发展，人们对汽车过度的使用，使不可再生能源越来越少，环境污染越来越严重。研究表明，汽车在道路状况复杂的城市道路上行驶，汽车怠速的时间大约占总运行时间的30%，怠速工况下的耗油量占总耗油的30%，因怠速排放的一氧化碳和碳氢化合物占总排放的70%。因此为了满足越来越严格的排放法规要求，最大可能的降低汽车怠速时的转速并保持怠速的转速稳定显得非常重要。,绪论,2、发动机怠速控制的国内外研究现状和发展汽油机的怠速控制是发动机的控制研究的重要内容之一，有很多的国外研究者基于基本的控制方法，加入汽油机点火时刻控制。若采用改变汽油机点火提前角的方法来控制怠速反应较快，能够达到更高的精度。但是通过改变点火提前角来控制怠速的转速，怠速转速变化的范围较小。国内已经有一些研究者着眼于这方面。到目前为止，大多数的汽车采用的依然是通过改变电子节气门的开度或改变怠速旁通阀的方式来调节怠速的转速。,查找模糊控制表所需要的时间非常少,3,模糊控制比较适用于那些数学模型难以建立，以及非线性对象非常适用。,2,模糊控制是基于规则的一种控制，采用的是语言型的控制规则，它依据操作人员的经验和专家的知识。,1,由于模糊控制的鲁棒性强，外界的干扰或系统参数的变化对控制的影响被大为的削弱，对非线性及纯滞后系统的控制特别适用。,4,3、模糊控制有以下的优点：,绪论,4本文的主要研究内容（1）对汽油机在怠速工况下的要求及研究，（2）模糊控制理论与怠速控制的相结合，发挥模糊控制的优点，（3）怠速模糊控制器的设计与怠速模糊控制系统在仿真软件MATLAB中的动态仿真集成环境Simulink下的仿真。,汽油机怠速是指在油门踏板处于完全松开的状态，转速能够保持在最低的可能的水平状态。怠速控制的任务就是确保汽油机怠速时能够稳定在最低可能的转速以此降低油耗并优化排放。电控范围讨论的怠速转速控制，实质上在汽油机怠速时的汽缸的空气吸入量进行控制，即当节气门全关时通过调节旁通阀对进气量的控制来实现所需怠速。,1、怠速的定义及怠速控制的任务,汽油机对怠速的要求,迅速而平稳的过渡特性,1,较低的燃油消耗,保持汽油机转矩与负荷的平衡,良好的排放,2,3,4,汽油机对怠速的要求2、怠速控制的基本要求,汽油机对怠速的要求3、怠速控制系统的组成,模糊控制理论,1模糊逻辑理论的基本内容及发展模糊逻辑是指模仿人大脑的不确定性的概念判断和推理的思维方式，对难以确定的或建模困难的系统，以及控制对象存在大滞后和强非线性问题的，运用模糊规则和模糊集合进行推理，实行模糊推理综合判断，解决一般方法难以处理的复杂问题。模糊逻辑经过几十年的发展，已经广泛应用于生活中的许多领域。例如：故障诊断、图像识别、聚内分析和专家系统等。,“,”,模糊控制理论,2、模糊控制系统的基本原理在模糊控制中，不需要像传统控制那样对被控过程或对象进行建模，而是尝试通过从可以成功控制被控过程的专家那里获得专家的行为和经验。因为模糊控制的实现是以专家的行为和经验为基础的，所以必须以以一种有效而容易的的方式来表达专家的知识。最适合表示这种专家控制知识的方式之一是IF-THEN的规则格式，然而，当用计算机来实现时，这种规则最终要具有数值形式，近似推理和隶属度函数为数值表示集合模糊提供了一种有利的工具。,模糊控制系统结构,怠速模糊控制系统1、怠速模糊控制系统的工作原理,发动机在运行时，由相应传感器检测转速n，负荷P，冷却水温T和电瓶电压E等信号再经ECU计算后确定怠速电动机的调节步数u和发动机的目标怠速转速n0，然后控制系统将检测到的汽油机实际转速n与目标转速n0进行比较。当nn0时关小旁通气阀，减少混合气，转速下降。,怠速模糊控制系统结构框图,怠速模糊控制系统2、汽油机怠速控制系统数学模型,汽油机的怠速控制系统动态模型可以描述为一个单输入单输出的系统，即以控制旁通气道的步进电动机工作步数为输入量，怠速转速为输出量建立一个基于以上复杂动力学过程的汽油机怠速控制比较精确的数学模型很难。为简化问题，通常寻找一个在工作点附近线性化的降维模型近似表示,怠速模糊控制系统3、怠速模糊控制器的设计,（1）模糊控制器的输入和输出变量模糊控制器的输入量是转速误差e及误差的变化率de，步进电动机的工作步数作为输出变量。（2）输入和输出量的变化范围及其论域将汽油机转速误差e的实际变化范围是-300300r/min-1,de的实际变化范围是-100100r/min-1，步进电动机的工作步数u的实际变化范围是0128步，取误差和误差变化率即输出变量的模糊集整数论域均为-66,将他们划分为十三个等级。e,de,u-6-5-4-3-2-10123456（3）量化因子（4）模糊规则的确定R1：如果e是NBandde是NB则u是NB；R2：如果e是NBandde是NM，则u是NB；R56:如果e是PBandde是PB则u是PB。,怠速模糊控制系统4、怠速模糊控制系统的仿真,仿真模型窗口,怠速模糊控制系统怠速模糊控制系统的仿真,图中横坐标表示仿真时间t，纵坐标是怠速的设定n0及实际输出值n(r/min)仿真结果