第6期（总第239期） 2018年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
电子节气门变指数趋近律滑模控制
杨勇，黄福，张济明，刘冠峰
（广东技术师范学院机电学院，广东广州510635）
No 6 (Serial No 239)
Dec 2018
摘要：针对电子节气门系统的非线性、外部干扰不确定性以及常规滑模控制产生的系统抖振问题，结合电子节气门的结构特点，建立了电子节气门的数学模型，提出了一种变指数趋近律的滑模控制，并应用Matlab对电子节气门的位置跟踪控制效果进行仿真。试验结果表明，所提出的变指数趋近律滑模控制不仅能快速、高精度到达期望节气门开度，有效地抑制电子节气门系统滑模变结构抖瓶，而且可以增强电子节气门系统对外界干扰的鲁棒性。
关键词：滑模控制；电子节气门；开度控制；变指数趋近律 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2018 06 006
中图分类号：TK42344
1文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)06-0034-08
随着汽车技术的迅速发展以及当下国家提倡节
能绿色环保的生活理念，人们对汽车的动力性、经济性、安全性等性能指标有了更高的要求，血汽车电子节气门是当今汽车发动机能量管理系统中重要的组成部分，其控制性能的优务直接影响汽车的排放性，驾驶操纵性、动力性以及燃油经济性。发动机ECU 根据加速踏板传感器信号、节气门位置传感器信号、进气温度信号等信号，通过设计微控制器，驱动电机获得不同工况下节气门的最律开度，因此电子节气门控制的位置精度、反应的快慢以及抗干扰鲁棒性等直接反映电子节气门的控制性能。
电子节气门具有非线性、不确定性、退滞等特点1-2]，主要原因是电子节气门减速机构存在间隙，复位弹簧扭矩不连续，机械运动部件存在库伦、黏滞等多种摩擦3-4]。为了满足电子节气门动态过程快速、准确和稳态过程误差尽可能小的要求，国内外大量学者针对电子节气门的非线性控制开展了研究[5-9]。Pan等o]针对电子节气门非线性特性以及开度不确定性，提出了一种基于滑模观测器的滑模控制器，实现电子节气门的高精度控制，但控制系统在高频时会产生抖振误差。M.Horn等提出了-种超螺旋滑模控制算法，虽然能有效地消除电子节气门抖振，但由于在设计控制器时加人了模糊算
收稿日期：2018-03-31；修回日期：2018-10-20
法，使得系统实时控制运算变得复杂。张邦基等12] 提出了一种电子节气门位置最优预见控制算法，使节气门控制器对节气门物理参数难以辨别以及外部干扰不确定等因素的敏感度降低，以提高控制系统的稳定性以及鲁棒性。郑太雄等3针对电子节气门的非线性特性，提出了一种基于Luenberger观测器的电子节气门全局快速滑模控制方法，并设计了扰动自适应律，较好地改善了电子节气门控制系统的稳定性、鲁棒性。Wang等针对电子节气门的非线性迟滞特性，提出了一种基于前馈补偿器的智能模糊反馈控制算法，但用于补偿电子节气门退滞特性的模糊规则设计得不够理想，以致不能达到预期精确补偿电子节气门非线性迟滞的效果。孟志强等[15]针对电子节气门非线性的问题，设计了一种非奇异快速终端滑模控制器，能有效地提高电子节气门系统的响应速度和控制精度。巩明德等针对汽车电子节气广门控制系统缺之驾驶场感、非线性以及未建模动态不确定性等问题，提出了一种双向伺服力反馈控制方法，以加强电子节气门控制系统的稳定性和鲁棒性。贺韶东等7针对电子节气门非线性、参数扰动以及外部干扰的不确定性，提出了一种指数型终端滑模控制策略，较好地提高了电子节气门的响应速度以及控制精度，同时增强了电子
基金项目：广东省自然科学基金项目“电子节气门高精度智能协调优化滑模变结构控制研究”(2015A030313662）；广东省自然科学基金项
目“非线性水液压驱动机械手建模与鲁棒控制研究”（2016A030313730）；广东省应用型科技重大专项“消防应急救援车辆关链技术研发与产业化”（2015B090923001）；国家自然科学基金项目“六自由度高速混联机器人解耦驱动设计与控制"51375095）
作者简介：杨男（1968一），男，教授，博士，硕士生导师，主要研究方向为机电控制和智能装备；1040339456@qcom，