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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