才雨虹
摘 要:本文針對柴油發(fā)動機(jī)的齒條位移進(jìn)行控制,該控制屬于執(zhí)行器位置控制,并對該系統(tǒng)的電磁式執(zhí)行器建立數(shù)學(xué)模型,建立齒條位移閉環(huán)增量式PID控制器,并對其P、I、D值進(jìn)行整定,最后進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。通過仿真發(fā)現(xiàn)該控制器對大小階躍響應(yīng)的輸入,均能改善系統(tǒng)動靜態(tài)特性。
關(guān)鍵詞:柴油機(jī)齒條位移;位置控制;分段PID控制算法
1.引言
柴油車在經(jīng)濟(jì)性、動力性和安全性等方面具有優(yōu)勢,因此柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)值得研究。該系統(tǒng)的主要部分是齒條位置控制,所以齒條控制算法的研究很有前景[1]。
2.電磁式執(zhí)行器建模
柴油機(jī)的齒條位置直接受控于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)是電磁式的[2]。由力學(xué)原理,直接推導(dǎo)得到執(zhí)行器的運(yùn)動方程[3]:
以上各參量均與T、KP、TI、TD有關(guān)[5]。若T為10毫秒,KP、TI、TD為定值,控制增量與先后三次測量值的偏差有關(guān)。柴油機(jī)齒條控制輸出的Δu(k)即是齒條位移的增量。
4.分段PID控制器參數(shù)整定
保持柴油機(jī)齒條位置系統(tǒng)動態(tài)效果好,就要選取合適的PID參數(shù)。柴油機(jī)齒條的有效位移約為13mm,將13mm均勻分成13段,每段1mm,然后利用不同的PID參數(shù)控制不同段。
各段參數(shù)采用試湊法整定,對公式(8)進(jìn)行增量式控制,并對q0、q1、q2試湊整定,確立PID分段查詢表。T為10ms,測得q0、q1、q2后,根據(jù)式(9)計(jì)算KP、TI、TD值。表4-1為分段PID參數(shù)的各段修正值。
5.仿真研究
通過分段PID控制,柴油機(jī)齒條位移控制效果如下:輸入為小階躍時(shí),響應(yīng)曲線如圖5-1所示,提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性;輸入為大階躍時(shí),響應(yīng)曲線如圖5-2所示,仍提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性。仿真表明此控制器克服干擾能力強(qiáng),魯棒性好,穩(wěn)態(tài)特性也較好。
6.結(jié)論
本文對柴油機(jī)電磁式執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,得到確定部分的傳遞函數(shù),并針對柴油機(jī)齒條位移控制系統(tǒng)進(jìn)行分段PID的控制器的設(shè)計(jì),并通過仿真實(shí)驗(yàn)證明無論是小階躍響應(yīng)還是大階躍響應(yīng)均能使系統(tǒng)動態(tài)特性提高,穩(wěn)態(tài)性能增強(qiáng)。(作者單位:吉林省電子信息技師學(xué)院)
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