基于MatlabSimulink的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于Matlab/Simulink的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)仿真 專業(yè)：機(jī)械制造及其自動化 1、 Matlab仿真程序及各仿真系統(tǒng)工作原理電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的幾個主要仿真模型: 系統(tǒng)總體模型、電機(jī)電流控制模型和節(jié)氣門軸運(yùn)動控制模型。1.1系統(tǒng)總體模型圖1 節(jié)氣門體控制系統(tǒng)仿真框圖 節(jié)氣門體系統(tǒng)總體模型主要包括下列封裝模塊: 信號輸入模塊、傳感器模塊、節(jié)氣門體模塊、控制器模塊。其中輸入的工況信號包括連續(xù)信號和離散信號, 節(jié)氣門輸出信號為連續(xù)信號, 而控制器的輸入輸出信號都是離散信號。輸入的信號在傳感器中經(jīng)過采樣、濾波等各種處理后, 進(jìn)入控制器; 控制器根據(jù)車輛運(yùn)行工況信息,

2、得出發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式, 從而確定節(jié)氣門的控制策略, 進(jìn)入相應(yīng)控制算法, 計(jì)算出電機(jī)控制電流, 并與預(yù)期電流比較得到電機(jī)PWM 控制信號; 該信號進(jìn)入節(jié)氣門體模塊, 控制電機(jī)驅(qū)動節(jié)氣門轉(zhuǎn)動, 由此得出電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流和節(jié)氣門轉(zhuǎn)角; 這兩個值再輸入傳感器, 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。1.2電機(jī)電流控制模型圖2 電機(jī)電流控制模型圖3 PWM ON內(nèi)部封裝圖圖4 飽和函數(shù)參數(shù)設(shè)計(jì) 直流電機(jī)由控制器輸出的PWM 控制信號控制電機(jī)電流大小和方向, 即控制了扭矩的大小和方向, 從而驅(qū)動節(jié)氣門達(dá)到預(yù)期位置。如果控制信號是高電平觸發(fā)PWM ON 模塊, 而其低電平則抑制PWM OFF 模塊。兩模塊中的結(jié)構(gòu)基本相似, 都是計(jì)算

3、出電流的微分, 兩者經(jīng)過合并( Merge) 模塊進(jìn)行矢量集成后, 經(jīng)過積分模塊得到電機(jī)電流, 其后又經(jīng)過飽和模塊防錯處理再進(jìn)入節(jié)氣門模塊, 同時電流也反饋回電機(jī)模塊進(jìn)行計(jì)算。1.3節(jié)氣門軸運(yùn)動控制模型圖5 節(jié)氣門軸運(yùn)動控制模型圖6 積分器參數(shù)設(shè)計(jì)圖6 初始角參數(shù)設(shè)計(jì) 輸入電機(jī)模塊中的電流, 輸出感應(yīng)電動勢到電機(jī)模塊, 節(jié)氣門轉(zhuǎn)角大小則輸出到傳感器模塊。節(jié)氣門軸上驅(qū)動力矩為電機(jī)輸入扭矩; 阻力扭矩包括彈簧扭矩、庫侖阻尼、粘滯阻尼等。 根據(jù)各扭矩之和與節(jié)氣門轉(zhuǎn)動角速度的關(guān)系, 可以得到節(jié)氣門轉(zhuǎn)角。模塊中包含多個非線性元件, 如非線性庫侖摩擦力, 非線性彈簧扭矩等。2、 仿真結(jié)果及分析變結(jié)構(gòu)滑?？?/p>

4、制器仿真結(jié)果如下圖所示。圖7 滑?？刂破鞯姆抡?由于程序編制的模型始終存在缺陷，參數(shù)的設(shè)計(jì)業(yè)始終不能達(dá)到預(yù)期，按照論文的要求控制參數(shù)設(shè)定如下: 滑模參數(shù)= 30, 模擬算法采用變步長Runga Kutta 法,最大步長2ms。從圖7可看到, 節(jié)氣門最初關(guān)閉, 大約0.15s 內(nèi)到達(dá)滑模面。大約在0.25s 內(nèi), 節(jié)氣門角度誤差不超過理想值的2%。理想的節(jié)氣門角度從全開到全關(guān)的周期為1s之內(nèi), 實(shí)際轉(zhuǎn)角能夠快速跟蹤理想轉(zhuǎn)角值。3、 小結(jié) 本次仿真中間出現(xiàn)了一些問題，仿真出來的結(jié)果適中不能達(dá)到理想的效果，由于自己的知識儲備有限和時間的問題，還有許多需要老師指正改進(jìn)的地方，整體上從論文仿真結(jié)果和自己的仿真分析對比，可以知道，全局滑?？刂破骶哂休^短的響應(yīng)時間和很小的超調(diào)量，能