[发明专利]基于自适应积分终端滑模技术的电子节气门控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应积分终端滑模技术的电子节气门控制方法。该方法包括：实时采样脚踏板的开度角θ_ref和实际节气门的开度角θ_t，并计算出系统的误差e；通过基于不确定性观测器自适应积分终端滑模控制算法计算出节气门的最佳控制电压u，从而保证了输出跟踪误差e具有有限时间收敛特性；并且按照公式T＝u/12换算出电机驱动器设定的占空比T；驱动器从电子控制单元获得的占空比T来驱动节气门，得到节气门输出角度θ_t1。本发明克服了现有技术中节气门参数干扰问题以及控制精度低的问题，该方法保证了误差的快速收敛和参数扰动下系统的高精度追踪性能，以及闭环系统对不确定性和非线性的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种电子节气门控制方法，尤其是一种基于自适应积分终端滑膜技术的电子节气门控制方法。

技术背景

滑模控制已被成功证明是具有非平滑、非线性，参数不确定性和干扰的线性和非线性系统的强大的控制工具。由于保持优异的性能和抗干扰能力的优点，基于滑模的控制系统已被成功的应用于电子节气门系统中，以提高闭环跟踪的鲁棒性。

在过去的几十年中，汽车电子节气门系统广泛应用于汽车发动机控制系统当中，因为它具有许多优于其机械对应物的优点。近年来，国内外许多文献表明电子节气门控制算法的研究己趋向成熟，然而，电子节气门系统存在的传动摩擦，非线性弹簧和齿轮间隙以及外部扰动的不确定性和非线性成为一项严峻的挑战，这对闭环跟踪和控制设计的灵活性产生了重大影响。

为了改进系统响应和鲁棒性，如题为Terminal sliding mode control of MIMOlinear systems，Z.Man and X.Yu,IEEE Trans.Circuits and Syst.I:FundamentalTheory and Appl,vol.44,no.11,pp.1065-1070,1997.(“MIMO线性系统的终端滑模控制”Z.Man and X.Yu，《IEEE学报-电路与系统》1997年第44卷第11期1065页-1070页)的文章中有限时间收敛可以为系统的响应和鲁棒性带来很好地改进，因此开发了具有非线性滑模面(SS)的终端滑模(TSM)技术来实现滑模的有限时间收敛。遗憾的是在TSM控制输入中引入了内部奇点问题。为了解决这个问题，通过修改终端滑动变量的状态来设计非奇异TSM(NTSM)控制器，并且仍然保持有限时间可达特性。

为了在不牺牲跟踪精度的情况下避免控制抖动，如题为Continuous finite-time control for robotic manipulators with terminal sliding mode，S.Yu,X.Yu,B.Shirinzadeh,and Z.Man，Automatica,vol.41,no.11,pp.1954-1964,2005.(“终端滑模机器人连续有限时间控制”S.Yu,X.Yu,B.Shirinzadeh,and Z.Man，《自动化》2005年第41卷第11期1954页-1964页)的文章中提出来快速非奇异终端滑模控制(NTSM)，因此可以保证有限时间收敛和控制的平滑性。然而，上述的滑模控制系统在控制设计之前应该需要不确定约束信息，这在实际上很难获得。因此，为了放宽不确定性的约束条件，进一步研究了自适应SM控制、模糊SM和神经网络滑模控制等智能控制。