宽域废气氧传感器控制器的研究与实验

宽域废气氧(universal exhaust gas oxygen,UEGO)传感器是发动机闭环空燃比控制系统中最重要的传感器之一,其结构特殊,必须由控制器控制其温度和泵电压才能正常工作。针对温控对象的非线性特性,研究了分段加热控制算法。针对泵电压控制模块被控对象的不确定性,研究了鲁棒PID控制算法。基于dSPACE实时仿真系统实现UEGO传感器控制器,并在化油器发动机台架上进行实验。实验结果表明,控制器具有良好的鲁棒性和运行性能。λ值稳态时,控制器精度良好;λ值变化时,控制器能够快速响应。

基于渐近法的废气氧传感器Hammerstein模型辨识

为了解决与发动机空燃比控制相关的废气氧(EG0)传感器精确建模问题,基于渐近(ASYM)法辨识了EGO传感器的Hammerstein模型。模型的非线性部分用静态实验数据拟合,动态线性部分的辨识分为三步。先估计一个高阶ARX模型,然后依据渐近准则(ASYC)找出最佳频率响应估计的模型阶次,再采用极大似然(ML)法估计降阶后的模型参数。通过残差分析、交叉验证和模型误差模型(MEM)测试,将得到的ASYM模型与输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型进行比较。结果表明,基于ASYM法的Hammerstein模型能够更精确地捕获EGO传感器的频域动态特性,并且用ASYM法能够量化模型的频域误差上限以评价建模精度。

废气氧传感器Hammerstein模型结构的确定

研究了废气氧(EGO)传感器Hammerstein模型结构辨识方法。静态非线性函数选用双曲正切与多项式组合形式,动态线性环节分别选用带外生变量的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构。采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过仿真比较对模型进行检验。结果表明:最终输出误差(FOE)准则和最终预报误差(FPE)准则均适用于用估计数据选择阶次,但前者比后者更可靠。基于预测误差法的3阶OE模型和BJ模型均可用于EGO传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。

汽车废气氧传感器软测量模型

汽车废气氧(EGO)传感器模型是实现发动机空燃比闭环控制的关键技术之一。传统采用的继电器模型,存在一定的不足。采用实验建模的方法,建立了过量空气系数、温度与输出电压之间的软测量模型。利用三段和法对模型参数进行初步估计,得到参数的粗略值,然后利用粒子群优化算法,寻找最优参数,并对所得结果进行检验。仿真结果表明:该软测量模型结构简单,预测精度高,可以用于空燃比闭环控制系统的仿真研究。

开关型废气氧传感器稳态非线性输出特性的建模研究

为了获得开关型废气氧(EGO)传感器的静态模型,使之可以用于发动机空燃比闭环控制系统的设计和分析。在发动机实验台上,采用比较法对EGO传感器进行了稳态标定实验。根据所得到实验数据,利用分段多项式法和非线性回归分析法建立了传感器的静态模型,并通过实验数据对模型进行了验证。研究结果表明,利用非线性回归法建立的模型具有更高的预测精度,所建模型可以作为一个静态非线性环节用于空燃比闭环控制系统的仿真研究。

宽带型废气氧传感器阶跃响应实验与动态线性建模

为了建立宽带型废气氧传感器的动态模型，得到准确的时域性能指标，设计了基于发动机台架的易于实现的宽带型氧传感器阶跃响应实验方案，并进行了多种排气温度、多输入幅值工况下的动态实验。通过实验数据分析与处理，得到辨识模型所需的输入和输出数据。基于预测误差的方法，建立了宽带型废气氧传感器动态模型，并将各种工况代人模型中验证其普适性。

宽域废气氧传感器的控制方法研究

宽域废气氧传感器在汽车发动机空燃比控制系统中应用广泛,它对工作温度有严格要求,可通过控制泵电流实现空燃比测量。笔者研究温度和泵电流控制方法。将冷启动和PI控制方法相结合,缩短了传感器冷启动时间并提高了温度控制精度;针对泵电流模型参数的不确定性,研究了基于H∞回路成形的鲁棒PID参数整定方法。仿真实验结果表明:宽域废气氧传感器冷启动速度快,温度控制精度较高;泵电流控制调节时间短,稳态精度高。

开关氧传感器的动态建模方法研究

在发动机实验台上,对废气氧(EGO)传感器进行了静、动态标定实验,并研究了EGO传感器在不同温度下的动态特性。根据不同方向和不同幅值激励下的传感器响应信号,建立了动态非线性Hammerstein模型;根据传感器延迟时间与温度的关系,得到了可通过温度校正延迟的Hammerstein模型。

基于鲁棒PID算法的UEGO控制器的设计与实验

宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,UEGO)传感器可以在很宽的空燃比范围内提供有效的氧含量信号,它的结构特殊,必须配以控制器才能使用。利用鲁棒PID算法控制UEGO控制器中泵电压的大小和方向,并将泵电压反馈作用在UEGO传感器上。检测UEGO传感器上的泵电流,并设计非线性校正环节对其进行校正,校正输出值即为过量空气系数(λ)。利用dSPACE实时仿真系统实现UEGO控制器,并在汽车化油器发动机台架上进行相关实验。实验数据表明,在λ值静态和动态变化时,UEGO控制器都具有良好的鲁棒性和运行性能,响应快速且精度良好。