汽车电子节气门控制器仿真设计

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1、万方数据第20卷第1期2006年3月黑龙江工程学院学报(自然科学版)JournalofHeilongjiangInstituteofTechnologyV01．20No．1Mar．，2006汽车电子节气门控制器仿真设计张金柱1，张毅1，韩玉敏2(1．黑龙江工程学院汽车工程系，黑龙江哈尔滨150050；2．黑龙江工程学院电子工程系，黑龙江哈尔滨150050)摘要：分析汽车电子节气门控制器的仿真设计方法。电子节气门控制器由参考输入信号整形系统与PID控制器组成，辅以节气门非线性化控制。由于采用消除摩擦影响的控制方法，使非线性最小化，故可利用线性系统分析技术推导出节气门体

2、在6种工作条件下的传递函数，并对传递函数的动态特性进行频域分析。文中采用频域响应技术、Matlab仿真等方法调整节气门控制器。关键词：节气门控制器；PID；频域响应中图分类号：U464．136+．2文献标识码：A文章编号：1671—4679(2006)01—0060—04ThesimulationanddesignofautomobileelectronicthrottlecontrollerZHANGJin—zhul，ZHANGYil，HANYu—min2(1．Dept．ofAutomobileEngineering，HelongjiangInstituteofT

3、echnology，Harbin150050，fhina；2．Dept．ofElectronicEngineering，HeilongjiangInstituteofTechnology，Harbin150050，China)Abstract：Itdescribesthesimulationanddesignofelectronicthrottlecontroller．Thegeneralstructureofthecontrollersconsistsofareferenceshapingsubsystemandaproportional—plus—integra

4、l—plusderivative(PID)con—trollersupplementedwithadditionaltermsthatdealwiththenonlinearilityoftheelectronicthrottlebody．Duetoafrictioncancellationterminthecontrollerthatminimizesthenonlinearityofthesystem，linearsystemanal—ysistechniquesareapplied．Thetransferfunctionsoftheelectronicthro

5、ttlebodyatsixdifferentoperatingcondi—tionsarederived．Analysis’9ftheclosed—loopdynamicsisperformedbasedontheplantandthecontrollertrans—fer-functions．Controllerfinetuningisperformedbyusingfrequencyresponsetechniques，MATLABsimulationsandtestingontheactualsystem．Keywords：throttlecontroller

6、；PID；frequencyresponse电子节气门控制技术最早出现于20世纪80年代初期，起初仅应用于高档轿车上。随着电子技术的日益发展，能源问题和环境问题的日益突出以及对汽车性能要求的提高，电子节气门成为全电控发动机上最重要的控制装置并已开始广泛应用到各种车辆上，其优点在于可根据驾驶员愿望、排放、油耗和安全需求，使节气门快速精确地控制在最佳开度，并可设置多种控制功能来改善驾驶安全性和舒适性。目前，对这一技术进行研究的有BMW、BoSCH、丰田等公司，而且BMW、通用、丰田、AUDI等厂商在其部分车型上已经成功应用。由于电子节气门的结构导致电子节气门具有时变性、

7、时滞性、非线性、不确定性等特点，其数学模型收稿日期：2005—09—12项目来源：黑龙江省自然科学基金资助项目(E200404)作者简介：张金柱(1963--)，男，副教授，研究方向：汽车动力工程难以准确推导，本文提出了辅以前馈控制的PID参数控制算法。1电子节气门体结构与原理本文设计的电子节气门体，是BOSCH公司生产的电子节气门系统中的一个部件。图1为节气门体电器连接图。该节气门体由执行器、节气门阀和节气门位置传感器3部分组成，它们被封装为一体。执行器由一个直流电机和相关的传动部件组成。通过Motor+(+)和Motor一(一)驱动直流电机，TPSl和TPS