汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制

萬春雨 ,焦曉紅 ,王 眾

(1.燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院,河北秦皇島 066004;2.燕山大學(xué)車輛與能源學(xué)院,河北秦皇島 066004)

1 引言

電子節(jié)氣門是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)重要的組成部件,其位置跟蹤性能直接影響汽車駕駛安全性、動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性[1–2].電子節(jié)氣門系統(tǒng)具有典型的非線性特征,并且存在系統(tǒng)物理參數(shù)的不確定性.這些形成了電子節(jié)氣門系統(tǒng)具有挑戰(zhàn)性的高性能控制要求.

許多控制方法被應(yīng)用于汽車電子節(jié)氣門控制設(shè)計(jì).例如:針對(duì)電子節(jié)氣門系統(tǒng)非線性問題,文獻(xiàn)[3]基于Backstepping遞歸法設(shè)計(jì)了非線性位置跟蹤控制器.針對(duì)參數(shù)不確定問題,文獻(xiàn)[4–5]采用了基于粒子群優(yōu)化算法辨識(shí)節(jié)氣門系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)伺服控制的策略,文獻(xiàn)[6–13]則采用了各種魯棒自適應(yīng)控制技術(shù)處理不確定性.滑模動(dòng)態(tài)對(duì)系統(tǒng)不確定性完全魯棒的特質(zhì)使得滑?？刂萍夹g(shù)被廣泛應(yīng)用;從設(shè)計(jì)的控制策略在實(shí)際系統(tǒng)上實(shí)施具有泛化性講,具有在線估計(jì)能力的自適應(yīng)技術(shù)較受青睞.于是,更多的滑?？刂婆c自適應(yīng)技術(shù)結(jié)合的控制策略被實(shí)施在汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)上,如,文獻(xiàn)[6–7]利用線性滑模面設(shè)計(jì)了節(jié)氣門自適應(yīng)滑?？刂破?但抖振現(xiàn)象是滑模控制的本質(zhì)弱點(diǎn),為此各種減抖的滑?？刂票粦?yīng)用,如,積分終端滑模[8]、自適應(yīng)動(dòng)態(tài)滑模[9]和非奇異終端滑模[10].另外,基于自適應(yīng)非線性Backstepping設(shè)計(jì)方法的各種控制策略也被應(yīng)用于節(jié)氣門系統(tǒng),如,文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)了保證節(jié)氣門開度跟蹤誤差漸近收斂的自適應(yīng)非線性控制器;文獻(xiàn)[12]設(shè)計(jì)了自適應(yīng)有限時(shí)間伺服控制,通過有限時(shí)間收斂提高位置跟蹤的暫態(tài)性能;文獻(xiàn)[13]設(shè)計(jì)了基于障礙Lyapunov函數(shù)與Backstepping方法的自適應(yīng)控制器,實(shí)現(xiàn)滿足節(jié)氣門非對(duì)稱節(jié)流角約束下的位置跟蹤.盡管這些控制策略實(shí)現(xiàn)了電子節(jié)氣門位置跟蹤控制系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)性能的逐步提升,但都還有不同方面不同程度的進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)控制性能的空間.

近些年針對(duì)非線性系統(tǒng)提出了一種預(yù)設(shè)性能控制方法,通過設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)性能函數(shù)保證系統(tǒng)被控量的暫穩(wěn)態(tài)性能達(dá)到滿意的要求[14–15].這種預(yù)設(shè)性能控制方法很快被應(yīng)用于各種工程控制設(shè)計(jì)中,如,汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)[16]、飛行攻角伺服系統(tǒng)[17]、板球系統(tǒng)[18]、船舶直流微電網(wǎng)系統(tǒng)[19].值得提及的是,傳統(tǒng)的預(yù)設(shè)性能函數(shù)選取依賴于指數(shù)函數(shù),理論上動(dòng)態(tài)過程是漸近收斂的.為此,文獻(xiàn)[20]針對(duì)不確定非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)了預(yù)設(shè)性能有限時(shí)間控制器,使得系統(tǒng)跟蹤誤差在有限時(shí)間內(nèi)收斂到預(yù)定義界內(nèi).然而,有限時(shí)間收斂是依賴于系統(tǒng)初始條件的.因此,Polyakov首次提出的固定時(shí)間穩(wěn)定性理論[21]更適宜工程實(shí)際應(yīng)用,其固定收斂時(shí)間不依賴于系統(tǒng)初始條件.目前,已有將固定時(shí)間穩(wěn)定性理論融入各種控制策略設(shè)計(jì)中的研究,例如,文獻(xiàn)[22]將固定時(shí)間收斂性與滑?？刂葡嘟Y(jié)合,針對(duì)描述為拉格朗日形的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)了固定時(shí)間自適應(yīng)滑模控制.文獻(xiàn)[23]將固定時(shí)間收斂概念引入預(yù)設(shè)性能函數(shù)設(shè)定中,針對(duì)一類二階非線性系統(tǒng)提出了一種預(yù)設(shè)性能固定時(shí)間跟蹤控制方法.

基于以上分析,本文欲將預(yù)設(shè)性能控制策略和固定時(shí)間穩(wěn)定性理論及自適應(yīng)技術(shù)結(jié)合起來,設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制策略,應(yīng)用到汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中,較好地提高實(shí)際中節(jié)氣門開度軌跡跟蹤的暫穩(wěn)態(tài)性能.與現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)的區(qū)別在于:在控制器設(shè)計(jì)推導(dǎo)中,充分考慮各種實(shí)際工況產(chǎn)生的誤差系統(tǒng)初始條件和物理限制條件,將其結(jié)合到控制器的預(yù)設(shè)性能函數(shù)參數(shù)的選取中,性能函數(shù)選取具有預(yù)設(shè)固定時(shí)間的形式,同時(shí)使用固定時(shí)間穩(wěn)定性理論替代Lyapunov漸近穩(wěn)定性理論推導(dǎo)控制器,得到不依賴于系統(tǒng)初始條件的固定收斂時(shí)間,保證控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中具有更高的暫態(tài)性能.在控制策略有效性和優(yōu)越性驗(yàn)證中,用于驗(yàn)證的運(yùn)行工況不僅包含能展示控制策略提高暫穩(wěn)態(tài)性能有效性的一些極限工況,還給出了實(shí)際汽車運(yùn)行中電子節(jié)氣門真實(shí)開度軌跡的情況驗(yàn)證.

2 汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)包括節(jié)氣門體和電子控制單元(electronic control unit,ECU),節(jié)氣門體由位置傳感器、直流電機(jī)、減速齒輪組、節(jié)氣門閥片和反向彈簧集成,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制原理如圖1所示.當(dāng)綜合了當(dāng)前路況、車速等因素的駕駛意圖信息通過位置傳感器傳遞給ECU時(shí),ECU得到希望的節(jié)氣門開度信號(hào),同時(shí)也收集了節(jié)氣門位置傳感器反饋的當(dāng)前開度信號(hào),通過控制算法處理這些信號(hào)并發(fā)出PWM電壓信號(hào),使電機(jī)通過反向彈簧和齒輪傳動(dòng)將閥片翻轉(zhuǎn)到其一定的開度位置,至此實(shí)現(xiàn)了節(jié)氣門系統(tǒng)的閉環(huán)控制.

圖1 電子節(jié)氣門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制原理圖Fig.1 Schematic of the electronic throttle control system

根據(jù)電子節(jié)氣門的機(jī)電特性,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程為

式中:u為電機(jī)控制輸入電壓;ia,R和L分別為電機(jī)電樞電流、電阻和電感;ωm和ω=分別為電機(jī)和閥片角速度;Ke為電動(dòng)勢(shì)常數(shù);Kt為電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù);θ為節(jié)氣門閥片開度;Jm/Jt和Bm/Bt分別為電機(jī)軸側(cè)/閥片側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和粘性摩擦系數(shù);TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩,包括氣流力作用在閥片上引起的擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩;Tm和Tl分別為電機(jī)軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩和齒輪組輸出轉(zhuǎn)矩;Fc為庫倫摩擦系數(shù);TLH為彈簧偏移系數(shù);ks為彈簧彈性系數(shù);θ0為節(jié)氣門的默認(rèn)開度.

實(shí)際系統(tǒng)中控制輸入電壓具有飽和約束,描述為

式中:umax,umin是已知的界值.同時(shí)由于實(shí)際的電機(jī)電樞電感L值非常小,電流動(dòng)態(tài)特性可以忽略,所以電子節(jié)氣門系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型為

由于存在電子節(jié)氣門元器件制作工藝不同、物理參數(shù)未知、以及設(shè)備老化等問題,使得節(jié)氣門系統(tǒng)的實(shí)際物理參數(shù)L,R,ks,J,B,Kt,Ke,n,Fc,TLH,TL都存在著不確定性,從而系統(tǒng)(3)中a1,a2,a3,c1,c2,b,均具有不確定性.

汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的性能要求如下[4]:

1) 在任何運(yùn)行工況和參考信號(hào)變化條件下,節(jié)氣門閥片開度的調(diào)節(jié)時(shí)間(閥片開度達(dá)到并保持在穩(wěn)態(tài)值5%的誤差范圍內(nèi)的最小時(shí)間)要求小于100 ms.

2) 階躍響應(yīng)條件下幾乎沒有超調(diào)產(chǎn)生,即節(jié)氣門閥片在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)與最大開度時(shí)的節(jié)氣門機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞.

3) 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差均值小于0.11?,且動(dòng)態(tài)跟蹤誤差不超過7?.

4) 控制器輸出符合實(shí)際應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)控制輸入的物理限制條件.

為了敘述清晰,本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性與收斂性分析所需要的引理列出如下.

引理1假設(shè)如下系統(tǒng)對(duì)于所有初始條件x0,在正向時(shí)間內(nèi)均有唯一解

其中:x ∈Rn,f(x):U0→Rn在原點(diǎn)開鄰域U0內(nèi)是連續(xù)的,且f(0)=0.如果存在一個(gè)正定Lyapunov函數(shù)V(x):Rn →R,并且有[24]

則系統(tǒng)(4)是全局固定時(shí)間穩(wěn)定的,且穩(wěn)定時(shí)間滿足

其中0

引理3對(duì)任意實(shí)數(shù)xi(i=1,2,···,n),p>1,有下列不等式成立[25]:

3 自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制

為了提高實(shí)際節(jié)氣門開度軌跡跟蹤暫穩(wěn)態(tài)性能,本節(jié)將預(yù)設(shè)性能控制與固定時(shí)間穩(wěn)定性理論相結(jié)合,通過自適應(yīng)技術(shù)設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制策略,保證閉環(huán)控制系統(tǒng)節(jié)氣門開度位置跟蹤高性能及對(duì)運(yùn)行過程中參數(shù)變化和負(fù)載擾動(dòng)的魯棒性.

首先是預(yù)設(shè)性能函數(shù)的設(shè)計(jì):充分考慮各種實(shí)際工況產(chǎn)生的誤差系統(tǒng)初始條件和物理限制條件,將其結(jié)合到預(yù)設(shè)性能函數(shù)參數(shù)的選取中,且性能函數(shù)選取具有預(yù)設(shè)固定時(shí)間的形式

式中:ρ0,ρT0,λ,τ >0為預(yù)定義設(shè)計(jì)參數(shù),且τ=,m和n分別為任意正奇數(shù)和正偶數(shù).根據(jù)實(shí)際節(jié)氣門系統(tǒng)默認(rèn)角度一般12?左右,最大角度為90?,轉(zhuǎn)換為弧度制,并考慮快速性能要求,則定義預(yù)設(shè)性能參數(shù)為:ρ0=1.57,ρT0=0.02,λ=20,τ=4/5.

依據(jù)預(yù)設(shè)性能控制設(shè)計(jì)原則,定義轉(zhuǎn)換誤差函數(shù)

保證?δ1<ψ(ε(t))<δ2,其中δ1,δ2>0是設(shè)計(jì)參數(shù),e(t)=θr(t)?θ(t)是跟蹤誤差,則虛擬誤差為

進(jìn)而,有如下的命題.

命題1針對(duì)帶有參數(shù)不確定性和飽和約束的電子節(jié)氣門系統(tǒng)(12),如果設(shè)計(jì)一種如下形式的自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制器:

其中η是針對(duì)控制輸入飽和問題引入的輔助設(shè)計(jì)變量

注1需要指出的的是:控制器(13)–(15)的設(shè)計(jì)過程并不是簡(jiǎn)單地將文獻(xiàn)[12]中的自適應(yīng)有限時(shí)間控制器設(shè)計(jì)和文獻(xiàn)[16]的自適應(yīng)預(yù)設(shè)性能控制器設(shè)計(jì)結(jié)合起來.與文獻(xiàn)[12]相比:除了加入預(yù)設(shè)性能控制框架的明顯不同外,還采用了不依賴初始條件的固定時(shí)間收斂理論替代了有限時(shí)間穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)控制器.與文獻(xiàn)[16]相比:盡管都是預(yù)設(shè)性能控制設(shè)計(jì)框架,但是具有固定時(shí)間收斂的預(yù)設(shè)性能函數(shù)替代了傳統(tǒng)的指數(shù)漸近收斂預(yù)設(shè)性能函數(shù),且固定時(shí)間穩(wěn)定性遞歸推導(dǎo)替代了傳統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性Backstepping遞歸設(shè)計(jì),更主要的不同是將可改善跟蹤性能的內(nèi)模原理方法與基于預(yù)設(shè)性能函數(shù)的誤差轉(zhuǎn)換相結(jié)合.另外,為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的固定時(shí)間穩(wěn)定,對(duì)處理控制輸入飽和問題引入的輔助變量的動(dòng)態(tài)方程也進(jìn)行了改進(jìn).

命題成立分析是在基于Backstepping遞歸設(shè)計(jì)的框架下進(jìn)行的,主要的步驟如下:

首先,針對(duì)系統(tǒng)(12)子系統(tǒng)ξ選擇Lyapunov函數(shù)

在坐標(biāo)變換z2=ε ?α1及虛擬控制α1的設(shè)計(jì)下,其時(shí)間導(dǎo)數(shù)滿足如下等式:

其次,針對(duì)系統(tǒng)子系統(tǒng)(ξ,ε)構(gòu)造Lyapunov函數(shù)

再次,針對(duì)系統(tǒng)(12)及考慮處理飽和引入的輔助變量η,構(gòu)造Lyapunov函數(shù)

則直接計(jì)算其時(shí)間導(dǎo)數(shù)并考慮式(14),有如下等式:

因此,根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性理論及LaSalle不變集原理,可知閉環(huán)系統(tǒng)所有信號(hào)ξ,z2,z3,η,有界,且ξ,z2,z3,η收斂為0,進(jìn)而根據(jù)微分同胚的坐標(biāo)變換可得ε,e,x3收斂為0.

接下來分析ξ,z2,z3,η不受初始條件ξ(0),z2(0),z3(0),η(0)限制以固定時(shí)間收斂為0.重新審查不等式(21),定義

由于閉環(huán)系統(tǒng)所有信號(hào)有界,則一定存在一個(gè)正常數(shù)λ使得|F|≤λ,并注意到b>1,因此不等式(21)滿足下式:

因此,對(duì)任意參考節(jié)氣門開度信號(hào)及存在系統(tǒng)參數(shù)不確定性及外部干擾情況下,閉環(huán)系統(tǒng)(12)–(15)都能保證跟蹤誤差均在具有固定時(shí)間收斂的預(yù)定義性能界內(nèi),并且跟蹤誤差快速收斂(θ →θr,?t≥T)的動(dòng)態(tài)性能不受其初始條件的限制.

4 仿真驗(yàn)證

為了充分驗(yàn)證本文提出的控制策略的控制性能,選取如下2種運(yùn)行工況,在MATLAB/Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真驗(yàn)證.

工況1節(jié)氣門期望輸出信號(hào)為開度增加和減小不同幅值變化的階躍信號(hào),驗(yàn)證在不同的快速加減速運(yùn)行狀態(tài)下氣門開度跟蹤響應(yīng)的暫穩(wěn)態(tài)性能.

工況2節(jié)氣門期望輸出信號(hào)為通過θ0位置的變化較小的階躍信號(hào),目的是驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器克服反向彈簧等非線性特性的性能.因?yàn)樵趯?shí)際怠速或極低速行駛情況下(為θ0附近的節(jié)氣門小角度變化),位置跟蹤性能受反向彈簧等非線性作用的影響更大.

運(yùn)行工況中同時(shí)考慮了系統(tǒng)存在負(fù)載干擾TL=0.1 sin(2πt)[Nm]和10%的參數(shù)攝動(dòng)不確定性.仿真中采用的電子節(jié)氣門系統(tǒng)模型參數(shù)來源于2009IFAC專題ECOSM公布的挑戰(zhàn)問題[26],見表1.

表1 電子節(jié)氣門系統(tǒng)物理參數(shù)Table 1 Parameters of electronic throttle system

仿真中控制參數(shù)及自適應(yīng)估計(jì)參數(shù)的初值選擇為

兩種仿真工況下的結(jié)果如圖2–3所示,同時(shí)表2總結(jié)了兩種工況下的系統(tǒng)性能指標(biāo).

圖2 仿真工況1下系統(tǒng)輸出和控制輸入響應(yīng)Fig.2 Output and control input of ETS in simulation case 1

圖3 仿真工況2下系統(tǒng)輸出和控制輸入響應(yīng)Fig.3 Output and control input of ETS in simulation case 2

圖2–3和表2表明:當(dāng)節(jié)氣門系統(tǒng)在不同工況運(yùn)行下,系統(tǒng)輸出跟蹤誤差響應(yīng)曲線總是在性能函數(shù)的界內(nèi)(圖中的上下限曲線),動(dòng)態(tài)性能均沒有超調(diào)、調(diào)整時(shí)間35 ms到75 ms,穩(wěn)態(tài)誤差幾乎為零.因此,仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)任意參考位置信號(hào)的高性能跟蹤.

表2 2種工況下系統(tǒng)性能指標(biāo)Table 2 System performance index in two cases

為了證明本文設(shè)計(jì)的自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制器(adaptive prescribed performance fixed-time control,APPFTC)在提高跟蹤暫穩(wěn)態(tài)性能上的優(yōu)勢(shì),與現(xiàn)有研究成果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證.選取參考文獻(xiàn)[12]中的自適應(yīng)有限時(shí)間伺服控制器(adaptive finite-time servo control,AFTSC)和參考文獻(xiàn)[16]中的自適應(yīng)預(yù)設(shè)性能伺服控制器(adaptiveprescribedperformanceservocontrol,APPSC)進(jìn)行仿真比較,仿真結(jié)果如圖4–5所示.

圖4 本文的APPFTC和文獻(xiàn)[12]的AFTSC仿真對(duì)比Fig.4 APPFTC and AFTSC simulation comparison

圖5 本文的APPFTC和文獻(xiàn)[16]的APPSC仿真對(duì)比Fig.5 APPFTC and APPSC simulation comparison

通過圖4–5可以看出,本文設(shè)計(jì)的控制器在控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)誤差方面都有一定的改進(jìn),顯示了其進(jìn)一步改善系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)性能上的優(yōu)越性.但是可以看到采用預(yù)設(shè)性能控制(APPFTC和APPSC)的控制輸入電壓u在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程具有振蕩現(xiàn)象,主要原因在于飽和特性前的控制器輸出v在動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中具有非常大的增益.預(yù)設(shè)性能控制的高增益現(xiàn)象在本文的設(shè)計(jì)方法中并未得到解決.

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過仿真可在極限運(yùn)行工況對(duì)控制器性能進(jìn)行驗(yàn)證,而實(shí)驗(yàn)則能更真實(shí)的反映實(shí)際運(yùn)行情況.因此,選取如下工況進(jìn)行基于dSPACE的硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

工況1節(jié)氣門期望輸出信號(hào)為短時(shí)的一個(gè)恒定的開度角,為了明顯顯示系統(tǒng)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能.

工況2節(jié)氣門期望輸出信號(hào)為開度增加和減小不同幅值變化的階躍信號(hào),驗(yàn)證在不同的快速加減速運(yùn)行狀態(tài)下氣門開度跟蹤響應(yīng)的暫穩(wěn)態(tài)性能.

工況3節(jié)氣門期望輸出信號(hào)為根據(jù)實(shí)際車速生成的開度信號(hào)[2],驗(yàn)證控制器的實(shí)際性能.

需指出的是,由于實(shí)際的電子節(jié)氣門與仿真中的不同,實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中控制器參數(shù)的選擇也不盡相同,選取的不同控制參數(shù)為

3種實(shí)驗(yàn)工況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6–8.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的控制策略運(yùn)行在不同的工作條件下均可以使電子節(jié)氣門閥片快速準(zhǔn)確地跟蹤期望信號(hào),滿足控制系統(tǒng)性能要求.

圖6 實(shí)驗(yàn)工況1下的系統(tǒng)輸出與控制輸入Fig.6 Output and control input of ETS in experiment case 1

圖7 實(shí)驗(yàn)工況2下的系統(tǒng)輸出與控制輸入Fig.7 Output and control input of ETS in experiment case 2

圖8 實(shí)驗(yàn)工況3下的系統(tǒng)輸出與控制輸入Fig.8 Output and control input of ETS in experiment case 3

為了進(jìn)一步證明本文設(shè)計(jì)的APPFTC優(yōu)越性,與參考文獻(xiàn)[16]中設(shè)計(jì)的APPSC進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示.實(shí)驗(yàn)對(duì)比得到與仿真對(duì)比相同的結(jié)論:本文所設(shè)計(jì)的控制器在系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)性能方面的控制效果更佳,但預(yù)設(shè)性能控制易產(chǎn)生的控制輸入高增益現(xiàn)象沒有得到解決.

圖9 本文的APPFTC和文獻(xiàn)[16]的APPSC實(shí)驗(yàn)對(duì)比Fig.9 APPFTC and APPSC experiment comparison

6 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)并應(yīng)用了汽車電子節(jié)氣門系統(tǒng)的自適應(yīng)固定時(shí)間預(yù)設(shè)性能控制器,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,所設(shè)計(jì)控制器克服了系統(tǒng)的非線性和參數(shù)不確定性,可保證節(jié)氣門開度跟蹤動(dòng)態(tài)性能無超調(diào)、調(diào)整時(shí)間快,穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差幾乎為零.證明了所設(shè)計(jì)控制器進(jìn)一步增強(qiáng)了控制系統(tǒng)對(duì)不同運(yùn)行工況和環(huán)境變化的適應(yīng)能力.但盡管設(shè)計(jì)中考慮了飽和特性,控制輸入電壓還是在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中過多處于飽和狀態(tài),預(yù)設(shè)性能控制的高增益問題并沒有解決,這將是下一步需要進(jìn)行深入研究的內(nèi)容.