[发明专利]基于参数辨识和非线性三步法的电子节气门控制方法

说明书

本发明属于电子节气门控制技术领域，涉及一种参数辨识和非线性三步法的电子节气门控制方法。目的是通过卡尔曼滤波和优化算法辨识出电子节气门参数，然后基于辨识出的参数设计电子节气门控制器，从而提高电子节气门的控制性能。首先根据电子节气门机理建立电子节气门模型，然后应用卡尔曼滤波获取平滑的电子节气门角速度用于判断电子节气门是否处于转动状态并更新电子节气门状态，其后利用粒子群、遗传算法、蚁群算法等优化算法寻找最优的参数矩阵，最后基于辨识出的参数和非线性三步法设计电子节气门控制器，以此提高电子节气门的控制性能。

技术领域

本发明属于电子节气门控制技术领域，涉及一种基于参数辨识和非线性三步法的电子节气门控制方法。

背景技术

现如今，随着科技、经济的不断发展，汽车产业发展迅速，汽车保有量逐年攀升，由此所带来的能源与环境问题日益严峻，发动机电子控制技术是节能减排的主要方案。电子节气门是调节发动机进气量的主要部件，电子节气门的控制效果直接影响燃料的燃烧性能、车辆的动力性能和舒适性，对电子节气门进行精确的控制，对汽车节能减排意义重大。所以本发明首先基于卡尔曼滤波和优化算法辨识电子节气门参数，然后基于离线辨识的参数和非线性三步法设计电子节气门控制器精确控制电子节气门开度。

发明内容

为解决上述问题，获得精确的电子节气门模型，本发明提供一种基于参数辨识和非线性三步法的电子节气门控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于参数辨识和非线性三步法的电子节气门控制方法，具体步骤如下：

步骤一、建立电子节气门模型

电子节气门主要由电机、齿轮箱、节气门挡板和回复弹簧等组成，通过控制电机两端的电压U，使电机输出力矩通过齿轮箱作用于节气门挡板，节气门挡板克服摩擦及弹簧力矩转动；

1)电机电压平衡方程

电机电压平衡方程包括电阻分压和反电动势，如下式：

式中，V_bat为电机的驱动电路供电电压，通过调节控制量u控制电机两端的电压；R_a为电机电枢电阻，i是电枢电流，k_b是反电动势常数，θ_m是电机电枢转角，是电机电枢转角一阶导；

2)电子节气门挡板力矩平衡方程

电子节气门挡板力矩平衡方程如下：

式中，J_t为节气门挡板转动惯量，n为齿轮比，θ为节气门挡板转角，节气门挡板转角的二阶导；T_l为齿轮箱输出扭矩，T_f为摩擦力矩，T_s为弹簧力矩，T_D为未知扰动。

电机电枢力矩平衡方程如下：

式中，J_m为电枢转动惯量，为电机电枢转角的二阶导，T_m为电机输出扭矩，T_a为电枢扭矩，电枢扭矩与电枢电流成正比：

T_a＝k_ti (4)

式中，k_t为电机扭矩系数。

电机摩擦的影响很小，可忽略不计，齿轮箱输入输出力矩的关系式为：

T_l＝nT_m+d(T_m) (5)