衣春波

摘要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。通過將汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)設(shè)計作為主要研究內(nèi)容。在運用文獻研究法下，結(jié)合相關(guān)研究資料，構(gòu)建基于Smith的傳動控制模型。并分別從控制律與系統(tǒng)硬件兩方面出發(fā)，對汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，通過運用仿真實驗的方式得出本文所設(shè)計的汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)具有較高的控制品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：汽車;連桿機械;傳動控制系統(tǒng);設(shè)計與實現(xiàn)

引言

對汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，不僅有助于提高汽車連桿工作的穩(wěn)定性、安全可靠性，同時對于降低汽車動力輸出損耗、減輕連桿傳動時汽車的震動感均具有積極的幫助作用。利用優(yōu)化后的汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)可以對傳統(tǒng)控制方法存在的穩(wěn)態(tài)誤差較大、傳動容易失去穩(wěn)定等不足進行有效彌補，對于推動我國汽車車體設(shè)計制造的可持續(xù)發(fā)展同樣具有一定現(xiàn)實意義。

1連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化的意義

汽車連桿機械是車體中不可缺少的部件，同時也是最為重要的一部分，其主要作用在于可以實現(xiàn)發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)動功能，但由于受到多方面影響，致使汽車連桿機械自動節(jié)能傳動特性所存在的動態(tài)特性并不相同。從客觀角度而言，將不同荷載下汽車連桿機械自動節(jié)能傳動特性進行提取，通過研究，能夠測控汽車連桿機械自動節(jié)能傳動。在以往的控制方法中，一般會采取模糊PID法來進行，不過經(jīng)過實踐可知，這種控制法雖然能夠取得效果，但也存在部分缺陷，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差的概率極大，最終致使控制實際效果無法得到有效提高。基于此，為了達(dá)到最佳控制效果，最大限度預(yù)防誤差的出現(xiàn)，對汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制設(shè)計的優(yōu)化有著重要意義。

2汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

2.1控制對象總體建模

目前綠色環(huán)保已成發(fā)展經(jīng)濟和科技的追求目標(biāo)，汽車電池或生物燃料的發(fā)展為汽車產(chǎn)業(yè)的綠色節(jié)能發(fā)展提供了支撐，為滿足節(jié)能環(huán)保的需求，汽車各單元模塊也將逐步向節(jié)能環(huán)保過渡。對汽車連桿機械傳動控制進行優(yōu)化的目的在于使汽車整體減震性能、汽車平穩(wěn)的動力輸出功能及傳動功能得以有效提升。汽車連桿機械的實際工作狀況主要通過處于工作狀態(tài)的連桿機械的傳動特性進行反饋，為順應(yīng)綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢，本文主要對汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)進行了研究，通過優(yōu)化設(shè)計傳動控制過程實現(xiàn)汽車連桿機械效率及穩(wěn)定性的有效提高。針對汽車連桿機械需首先完成對其關(guān)鍵信息的有效采集和測量（主要包括工作物理環(huán)境參量信息），自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成則以控制律和控制算法為依據(jù)，并結(jié)合運用嵌入式和DSP設(shè)計技術(shù)，通過傳感器模塊的使用完成采集控制集成信息過程，控制指令的加載過程則通過引入中央控制模塊（在DAQ-STC上）實現(xiàn)，控制電路的控制核心板選用了ARM9處理器，由2片SDRAM（寬度為16bit，32M）構(gòu)成核心控制芯片，同外部設(shè)備通過AMBA總線接口相連。為提高自動節(jié)能傳動控制過程的穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)支撐，連桿機械的自動節(jié)能傳動特征通過敏感元件及相關(guān)傳感器設(shè)備完成采集后，如何在優(yōu)化設(shè)計控制系統(tǒng)初始階段在系統(tǒng)的信息處理端輸入已采集的機械參數(shù)后，使用相關(guān)算法（包括LMNN算法及自適應(yīng)控制）對其進行智能控制處理，接下來通過程序加載器在傳動系統(tǒng)的執(zhí)行器中輸入處理后形成的相應(yīng)控制指令，從而使自動控制汽車連桿機械過程得以有效實現(xiàn)，針對自動節(jié)能傳動控制對象構(gòu)建的模型如圖1所示（通過使用Smith模型完成）。

2.1控制律優(yōu)化設(shè)計的實現(xiàn)

在被控對象及相關(guān)約束參量模型構(gòu)建（針對連桿機械傳動控制工程）的基礎(chǔ)上，需對控制律進行優(yōu)化，針對汽車連桿機械特點，本文結(jié)合誤差反饋補償機制提出了一種自動節(jié)能傳動控制方法，該方法基于變結(jié)構(gòu)模糊PID，對控制律通過變結(jié)構(gòu)模糊PID控制方法的使用完成優(yōu)化過程。在該PID網(wǎng)絡(luò)中，由t表示任意時刻，輸入層的神經(jīng)元個數(shù)由j表示，由x1，x2，…，xn表示輸入層輸入的連桿傳動力學(xué)參量，w1j，w2j，…，wnj表示權(quán)重值，控制器的輸出層的辨識參數(shù)即為傳動力學(xué)參量同權(quán)重值分別相乘后的總，具體表達(dá)式如下。

汽車連桿傳統(tǒng)控制方式下，輸入特征量在時刻k的表達(dá)式如下。

此時自動節(jié)能傳動控制的誤差項表達(dá)式如下。

在連桿機械控制過程中，不對系統(tǒng)不確定因素進行考慮的情況下的切換控制律表達(dá)式如下。

在此基礎(chǔ)上完成在線權(quán)值調(diào)整過程（使用自適應(yīng)算法），表達(dá)式如下。

優(yōu)化穩(wěn)態(tài)控制律（通過連桿位移和擺桿傾角進行控制）后的輸出為：

經(jīng)過上述處理后可使控制律的穩(wěn)態(tài)收斂性得以顯著提高。

2.2硬件設(shè)計

在優(yōu)化設(shè)計汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)的硬件組成部分時，為有效提高信息采集效率，確保采集信息面的全覆蓋且具有較高精準(zhǔn)性，本文設(shè)計在采集汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)集成信息中，使用智能的傳感器模塊并搭配使用中央控制模塊，從而有效完成加載控制指令的操作。在控制電路中，作為其最核心的組成部件，控制核心板選用嵌入式結(jié)構(gòu)的S3C2440AARM9處理器，在運用DSP技術(shù)下，2片寬度為16-bit的32MSDRAM所構(gòu)成的嵌入式結(jié)構(gòu)的控制核心板，在AMBA2.0總線接口的作用下，有效連接外部設(shè)備從而有效優(yōu)化汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計，并保障整體硬件結(jié)構(gòu)的有效性、完整性。

3控制系統(tǒng)測試分析

完成仿真實驗平臺的搭建過程，將初始狀態(tài)設(shè)置為X=（0.120.250.150.45），間隔時間設(shè)定為0.2秒，通過實驗平臺自動采集相關(guān)參數(shù)。將整個實驗過程時間設(shè)定為12秒，控制迭代補償設(shè)置為20。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，對控制系統(tǒng)初始參數(shù)進行設(shè)定，例如θ值為0.5，則μ為1，按照提前設(shè)置的仿真參量通過實驗平臺對控制系統(tǒng)的運行性能進行測試，結(jié)果顯示，本文所涉及的汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)不管是收斂性，亦或者是控制精確性都表現(xiàn)良好。在迭代步長為10時，傳統(tǒng)控制方法誤差為0.45N，而采用本次所設(shè)計的連桿機械自動節(jié)能傳動控制誤差為0.25N;當(dāng)?shù)介L設(shè)置為20時，以往傳統(tǒng)的控制誤差為0.33N，而采用本文所設(shè)計的控制方法誤差則為0.1N，總體而言，對比傳統(tǒng)控制，本次所設(shè)計的汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制效果明顯，進一步提高了控制品質(zhì)。

結(jié)語

汽車連桿機械傳動系統(tǒng)的優(yōu)化控制是實現(xiàn)汽車連桿穩(wěn)態(tài)工作的關(guān)鍵，為了提高汽車動力輸出的平穩(wěn)性和整個汽車減震和傳動的穩(wěn)定性，需要進行汽車連桿機械的傳動優(yōu)化控制，結(jié)合自適應(yīng)控制律設(shè)計和控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，提高汽車連桿機械的傳動控制品質(zhì)，本文提出一種基于變結(jié)構(gòu)模糊PID和誤差反饋補償?shù)钠囘B桿機械自動節(jié)能傳動控制方法。構(gòu)建汽車連桿機械自動節(jié)能傳動控制的被控對象模型和控制約束參量模型，采用模糊PID變結(jié)構(gòu)控制方法進行控制律的優(yōu)化設(shè)計，并進行了汽車連桿機械的自動節(jié)能傳動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，研究表明，本文設(shè)計的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，收斂性較好，控制誤差較低。

參考文獻：

[1]徐亮.面向汽車駕駛性的動力傳動系統(tǒng)準(zhǔn)瞬態(tài)建模研究[D].長春：吉林大學(xué)，2018.

[2]王汝新.多連桿壓力機桿系優(yōu)化設(shè)計研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.

[3]李寧，李亞光，王宏興，等.分?jǐn)?shù)階永磁同步電機混沌系統(tǒng)模糊跟蹤控制[J].信息與控制，2019，45（1）：8-13.