增程式电动汽车电子节气门连续逼近滑膜控制器设计
增程式电动汽车电子节气门连续逼近滑膜控制器设计是解决当前世界范围内能源安全及环境污染问题的有效途径。混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)技术是克服当前动力电池缺陷、充电设施匮乏,向纯电动汽车过渡,实现交通领域节能环保的重要技术方案,增程式电动汽车(extended range electric vehicle,EREV)是混合动力汽车的重要方向之一。
电子节气门是增程式电动汽车中的一个关键被控对象,其控制方式为由整车控制器(vehicle control unit,VCU)根据当前油门/制动踏板位置信息、发动机、电机、变速器、离合器、动力电池等部件工作状态,以及车辆行驶状态等全局信息,提出扭矩需求,发动机控制器(engine control unit,ECU)在此基础上对节气门最佳开度进行实时计算和精确控制。
为了提高增程式电动汽车电子节气门控制性能,且控制效果不随电子节气门特性变化而变差,本设计基于电子节气门非线性特性,建立面向控制器设计的非线性模型;应用递推平均滤波法对待跟踪开度信号和节气门位置反馈信号进行滤波,采用切换控制率构造电子节气门经典滑膜控制器。针对经典滑膜控制器会产生颤振的问题,对切换控制率在滑膜面附近进行连续逼近,设计了基于平滑控制率的电子节气门连续逼近滑膜控制器。
通过实验验证所设计控制器的实时性和有效性,结果表明,所设计的连续逼近滑膜控制器能够有效抑制颤振现象,很好地实现电子节气门的跟踪控制,控制效果对模型精确度依赖性不高,不随电子节气门特性变化而变差。
关键词:增程式电动汽车 电子节气门 滑膜 颤振 连续逼近
本设计的主要贡献在于:
1. 建立了面向控制器设计的非线性模型,能够更好地描述电子节气门的非线性特性。
2. 应用递推平均滤波法对待跟踪开度信号和节气门位置反馈信号进行滤波,能够减少系统的噪声和干扰。
3. 采用切换控制率构造电子节气门经典滑膜控制器,能够提高控制系统的稳定性和可靠性。
4. 针对经典滑膜控制器会产生颤振的问题,对切换控制率在滑膜面附近进行连续逼近,设计了基于平滑控制率的电子节气门连续逼近滑膜控制器。
5. 通过实验验证所设计控制器的实时性和有效性,结果表明,所设计的连续逼近滑膜控制器能够有效抑制颤振现象,很好地实现电子节气门的跟踪控制。
本设计的电子节气门连续逼近滑膜控制器能够提高增程式电动汽车电子节气门控制性能,且控制效果不随电子节气门特性变化而变差,具有重要的理论和实践价值。