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        淺析分段PID控制算法在柴油機齒條位置控制中的應用方法

        2014-05-28 06:19:10才雨虹
        2014年42期

        才雨虹

        摘 要:本文針對柴油發(fā)動機的齒條位移進行控制,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值進行整定,最后進行控制系統(tǒng)的仿真實驗。通過仿真發(fā)現(xiàn)該控制器對大小階躍響應的輸入,均能改善系統(tǒng)動靜態(tài)特性。

        關鍵詞:柴油機齒條位移;位置控制;分段PID控制算法

        1.引言

        柴油車在經(jīng)濟性、動力性和安全性等方面具有優(yōu)勢,因此柴油發(fā)動機電控系統(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

        柴油機的齒條位置直接受控于控制執(zhí)行機構,該機構是電磁式的[2]。由力學原理,直接推導得到執(zhí)行器的運動方程[3]:

        以上各參量均與T、KP、TI、TD有關[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。柴油機齒條控制輸出的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,柴油機齒條位移控制效果如下:輸入為小階躍時,響應曲線如圖5-1所示,提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性;輸入為大階躍時,響應曲線如圖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,魯棒性好,穩(wěn)態(tài)特性也較好。

        6.結論

        本文對柴油機電磁式執(zhí)行機構進行建模,得到確定部分的傳遞函數(shù),并針對柴油機齒條位移控制系統(tǒng)進行分段PID的控制器的設計,并通過仿真實驗證明無論是小階躍響應還是大階躍響應均能使系統(tǒng)動態(tài)特性提高,穩(wěn)態(tài)性能增強。(作者單位:吉林省電子信息技師學院)

        參考文獻:

        [1] 李元春、周曉. 柴油機齒條位置執(zhí)行器及電控調速系統(tǒng)的研究. 內燃機學報. 2002(1)

        [2] 施光林,鐘廷修. 柴油機共軌式電控燃油噴射新技術與環(huán)境保護. 資源環(huán)境. 2000(7)

        [3] 高巍、李元春. 柴油機電控系統(tǒng)魯棒模糊雙閉環(huán)控制.吉林大學學報(工學版).2007(5)

        [4] 李彥強,朱從喬,黃次浩. 柴油機電子調速器PID參數(shù)模糊自校正研究. 內燃機學報:2001,19(3):267~269

        [5] 王云平. PID模糊控制器在醫(yī)用理療儀溫度控制器中的應用. 遼寧省交通高等專科學校學報. 2007(5)

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