[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

摘要

本发明提供了一种基于模糊变结构的柴油发动机电控调速及测试方法，本发明针对柴油机的电控调速系统算法进行了优化设计。对柴油机的非线性对象动力模型和执行器建模，采用模糊变结构对柴油机的喷油系统进行控制。然后利用Lyapunov函数推导不连续控制条件，证明系统在不确定干扰下具有自适应调节稳定性的能力。最后对柴油发动机调速系统进行Matlab/Simulink仿真实验。本发明能够很大程度上提高柴油机电控调速系统在不确定干扰下对柴油机转速进行精确的控制，在启动、怠速、突增突减工况等各类不确定干扰背景下均有良好的效果，使其能满足柴油发动机在实际工作过程中达到良好的控制效果。

主权项

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，f(x)是已知上界的非连续控制函数，|f(x)|≤fmax；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|≤dmax；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：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Cl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；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。