[发明专利]一种基于模糊变结构的柴油发动机电控调速及测试方法

权利要求书

1.一种基于模糊变结构的柴油发动机电控调速方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

步骤(1)建立柴油发动机调速器的非线性模型，

步骤(2)对发动机执行器建模；

步骤(3)模糊滑模控制器的设计，考虑到柴油发动机的一类多输入-多输出系统，设计其控制律的状态方程为：

其中：控制律输入u∈R，J为柴油机转化至曲轴处的转动惯量，M_d为柴油机的输出扭矩，M_c为柴油机的阻力矩，ω为柴油机的曲轴角速度，J_c为输出力矩转动惯量，J_L为阻力矩转动惯量；

f(x)是已知上界的非连续控制函数，|f(x)|≤f_max；g(x)是已知下界的增益函数，0≤g(x)_min≤g(x)；d为有界干扰，|d|≤d_max；

步骤(4)确定控制律；输出位置的目标值为x_d(t)则误差及误差变化率表示为定义混合误差e＝r-x^T，x＝[x₁,x₂]^T定义滑动面：

λ＝[λ₁,λ₂,1]^T

其中：λ是待定的滑动平面系数，r为输出期望值；

先设计等效控制律u_eq以确保系统的状态保持在滑动平面上，则此时系统中产生的模态滑模运动，只依赖与滑动平面方程S＝0，不依赖原系统的内部参数及外部干扰；令则得到等效控制律u_eq；代入上式得到系统的等效控制律：

当系统处在动态滑模时，即S＝0，存在一个等效的二阶的动态系统：

因此滑动面系数λ的确定应使上式具有左半平面的根，以确保是稳定的控制系统；

步骤(5)用模糊控制代替等效控制改进设计；采用自适应模糊控制逼近等效控制，用具有参数调节的模糊控制律代替等效控制律u_eq；根据滑模控制原理，其中控制律由两项组成，一项是模糊等效控制律

模糊控制器的输出为：

其中：C_l是可调参数矢量，是高斯型隶属函数；

推导规则参数矢量C_l的自适应调整律；首先建立误差动态方程：

用矢量形式表示为：

其中：

设存在一个最优参数矢量使得逼近误差最小，则

其中：为期望控制律，为期望最优参数矢量，u_N为不连续控制律；

利用所设计的模糊滑模控制律，设计两条模糊规则确定最终的模糊滑模控制律，以减缓抖振影响：

规则1：

规则2：

其中：ZO为S＝0,NZ为S≠0，输入S定义5个模糊集合负大NB、负小NS、零E、正小PS、正大PB。