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点燃式发动机建模与空燃比控制策略的研究

作　者: 郭春梅
导　师: 刘鲁源
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 空燃比点燃式发动机建模神经网络瞬态工况预测控制
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 645次
引　用: 13次
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内容摘要

快速发展的电子技术和计算机技术越来越多的应用到车用发动机控制系统，使得发动机朝着提高动力性和节能的目标发展。日益严格的排放法规对发动机控制系统提出了更高的要求，而提高空燃比的控制精度是改善发动机性能的关键。本文分析了点燃式发动机的物理特性，给出了发动机平均值模型，该模型主要包括气路子模型、油路子模型和动力输出子模型。在Matlab/Simulink的环境中,建立了基于平均值模型的点燃式发动机的仿真模型。该模型的建立节约了研究成本，减少了开发周期，能对发动机的相关内特性进行分析及控制策略的研究与检验。发动机进气通路的非线性环节主要包括节气门有效面积和容积效率两部分，本文分别采用了改进的BP网络和RBF网络对二者进行辨识。采用这种基于神经网络的模型对进气空气流进行估计，仿真结果表明该方法提高了相应环节的辨识精度。发动机是一个高度非线性和多扰动性的系统，空燃比对发动机动力性、经济性和排放产生重大的影响。本文综合分析了车用汽油机的空燃比控制策略。分别介绍了基于经典理论的PID控制及其与非线性控制相结合的方法、现代控制技术和智能控制理论在发动机精确空燃比控制中的应用，研究了它们的优点与不足，并分析了其发展趋势与应用前景。考虑到被控对象本身的非线性和时间延迟，针对发动机瞬态工况特性，本文提出了一种基于神经网络的空燃比预测控制方法，给出了离散时间非线性发动机模型，用三层前馈神经网络对空燃比进行了预测和控制，仿真结果表明该控制方法提高了瞬态工况的空燃比控制精度，其控制效果优于车用ECU。

全文目录

第一章绪论  8-13
  1.1 引言  8-10
  1.2 发动机空燃比控制的研究现状与发展特点  10-11
  1.3 本论文的研究内容和结构  11-13
第二章点燃式发动机及其电控系统基本理论  13-26
  2.1 汽油机基础  13-15
  2.2 汽油机电子控制的发展现状  15-16
  2.3 空燃比控制基本理论  16-21
  2.4 影响空燃比控制的因素  21-25
  2.5 小节  25-26
第三章基于Matlab/Simulink的发动机建模  26-45
  3.1 模型的提出  26-27
  3.2 模型的建立  27-35
  3.3 模型参数的辨识  35-44
  3.4 小结  44-45
第四章汽油机空燃比控制策略的研究  45-55
  4.1 PID控制策略  45-47
  4.2 基于模型的空燃比控制策略  47-51
  4.3 基于人工智能的空燃比控制策略  51-54
  4.4 小结  54-55
第五章一种基于神经网络的空燃比预测控制方法  55-65
  5.1 预测控制理论  55-58
  5.2 基于神经网络的空燃比控制器的设计  58-62
  5.3 仿真结果  62-64
  5.4 小结  64-65
第六章总结和展望  65-66
参考文献  66-71
发表论文和参加科研情况说明  71-72
附录  72-73
致谢  73

点燃式发动机建模与空燃比控制策略的研究

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