pid型云模型控制器在电子节气门中的应用

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1、PID型云模型控制器在电子节气门中的应用李飞李众江苏科技大学电子信息学院针对汽车电子节气门具有很强的参数不确定性、时变性和非线性，难以建立准确的数学模型等特点，采用了一维云模型和常规PID相结合的控制方法建立了节气门控制器，分别运用P1D型云模型控制器和常规P1D控制器对节气门模型进行仿真;最后，通过Matlab/Simulink仿真实验，结果表明与常规PID控制器相比较，PTD型云模型控制器能够显著提高节气门的快速性、稳定性和鲁棒性。关键词：云模型;常规P1D控制算法;电子节气门;Matlab/Simulink;研究方向:汽车电子及其智能控

2、制。ApplicationaboutelectronicthrottlebasedonPIDcloudmodelcontrollerLIFeiLIZhongSchoolofElectronicandInformation，JiangsuUniversityofScienceandTechnology;Abstract：Astheautomotiveelectronicthrottlehasstrongparameteruncertainty,time-varying,nonlinearanditisalsoverydifficulttoest

3、ablishaprecisemathematicalmodel,whichdesignsathrottlecontrollerbasedononedimensionalcloudmodelandtheconventionalPTDcontrolalgorithmandcstablishsonedimensionalcloudmodelPIDcontrollertocontrolthemodelswhicharedifferentfromthespringtorqueandthefrictiontorque.UsingPIDcloudmodel

4、controllerandconventionalPIDcontrollertosimulatethethrottlemodel.Finally，MATLAB/SimulinkresultsshowthatbycomparingwiththeconventionalPTDcontroller,thePTDcloudmodelcontrollercansignificantlyimprovethethrottleabouttherapidity,stabilityandrobustness.Keyword：cloudmodel;conventi

5、onalPIDcontrolalgorithm;electronicthrottle;Matlab/Simulink;常规汽车电子节气门为油门踏板与节气门门体机械地相连，这一系统正在被汽车电子节气门所取代，汽车电子节气门控制器(ElectronicThrottleController,ETC)的控制目标是希望节气门门体能够迅速目.超调小的到达期望角度;通过分析门体位置信息，综合汽车其他控制信号如发动机转速、工作负荷等，使节气门控制器能够精确的控制节气门门体开度，从而改善燃油经济性、驾驶性能和排放性能。电子节气门控制器早期运用的是常规PID控制

6、算法，但是常规PID控制器并没有考虑非线性因素的影响，整个系统的稳定性和鲁棒性实际上没有得到可靠的保证。为了提高节气门的控制速度及其精度，目前其控制策略发展方向是将常规HD控制算法和现代控制算法相结合的思路。云模型(CClloouuddModel)是一种新兴的人工智能控制算法，云模型控制算法不耍求给出被控对象准确的数学模型，同时保留被控对象及其环境中各种未知的不确定因素针对汽车电子节气门具有多种非线性因素，把一维云模型控制器(OnedimensionalCloudModelControllerCMC)与常规PTD控制算法相结合，仿真结果表明该

7、控制器较常规PID控制器能够明显改善节气门的控制效果，显著提高控制器的稳定性和鲁棒性。1电子节气门数学建模1.1电子节气门结构电子节气门机械结构简图如图1所示，由直流电机、齿轮组、双复位弹簧、门体阀片和门体位置传感器等部件构成。图1电子节气门结构简图其工作原理为门体采用直流电机为动力，在弹簧转矩与摩檫力矩（粘性、库仑摩擦）等多种力的合力下工作。1.2电子节气门模型1.2.1直流电机直流电机的动态描述为线性直流电机标准数学模型，其数学模型依据基尔霍夫电压定律得出公式（1）、⑵、（3）[3-4]:反向电动势为:其中E为直流电机绕组回路工作电压，V

8、ba,为电源电压，u（t）为PWM波占空比，（t）为直流电机绕组电阻，L为线圈电感，Vb（t）为反向电动势，Kt为电机反向电动势系数，N为减速齿轮减速比，e为节气门