基于AMESim-PID-Kriging的通航发动机空燃比控制可靠性分析方法

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作者 智鹏鹏 刘雪琴 +2 位作者 官毅 吴江 汪忠来 《中国机械工程》 北大核心 2025年第10期2433-2443,共11页

为解决通航活塞发动机空燃比控制可靠性的精度和效率问题,提出一种融合AMESim-PID联合仿真和自适应Kriging模型的可靠性分析方法。依据工作原理推导活塞发动机进气、排气、燃烧系统物理模型,建立基于AMESim平台的参数化仿真模型;建立以... 为解决通航活塞发动机空燃比控制可靠性的精度和效率问题,提出一种融合AMESim-PID联合仿真和自适应Kriging模型的可靠性分析方法。依据工作原理推导活塞发动机进气、排气、燃烧系统物理模型,建立基于AMESim平台的参数化仿真模型;建立以过氧量系数为指标的PID控制模型,通过调整喷油脉宽来提高空燃比控制精度;提出GA-Halton序列、修正期望最大函数和复合收敛准则,建立高保真自适应Kriging模型以提高计算效率;搭建基于AMESim-PID-Kriging的空燃比控制可靠性分析框架,并通过重要性抽样计算最终失效概率。算例分析表明,所提方法能够实现通航活塞发动机空燃比高保真建模与精准控制,并以较少的仿真次数和较短的求解时间精确估算失效概率。 展开更多

关键词 活塞发动机 空燃比控制 PID控制 KRIGING模型 可靠性分析

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航空活塞式发动机瞬态空燃比控制与实验研究 被引量：3

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作者 胡春明 仲伟军 +2 位作者 刘娜 胡东宁 王书典 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期140-146,共7页

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由... 针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由前馈控制确定基本喷油量,PID神经网络作为反馈控制,实现瞬态工况的燃油补偿.在一台航空活塞式单缸机上进行了发动机瞬态空燃比控制实验,结果表明,瞬态工况下,相比于PID控制,PID神经网络控制下的过量空气系数超调量可以减小25%左右;节气门开度在5%~30%,之间以不同开度变化速率变化时,PID神经网络也能实现良好的控制效果. 展开更多

关键词 空燃比控制 航空活塞式发动机 直喷 瞬态工况 PID神经网络

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基于BP神经网络进气预估的汽油机瞬态空燃比控制研究 被引量：10

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作者 胡春明 王旸 +2 位作者 王齐英 刘娜 魏石峰 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期1-8,共8页

针对某款单缸大排量摩托车发动机,在Matlab/Simulink中建立带油膜补偿器的基于BP神经网络进气量预估模型,对上述组成的空燃比控制模型进行了仿真研究。结果表明,基于BP神经网络的进气量预估控制模型能将超调量控制在10%以内,并能够在1.4... 针对某款单缸大排量摩托车发动机,在Matlab/Simulink中建立带油膜补偿器的基于BP神经网络进气量预估模型,对上述组成的空燃比控制模型进行了仿真研究。结果表明,基于BP神经网络的进气量预估控制模型能将超调量控制在10%以内,并能够在1.4s内将混合气恢复至当量比,避免了传统PID控制可能出现的震荡情况,表明基于进气预估的空燃比控制效果良好;加入油膜补偿后,其空燃比超调量不超过5%,能够在1.2s内将混合气恢复至当量比,说明加入油膜补偿前馈控制能够有效降低燃油传输动态特性带来的影响,提高控制精度。 展开更多

关键词 内燃机 瞬态工况 空燃比控制 BP神经网络 进气量预估 油膜补偿

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神经网络在汽油机瞬态空燃比控制中的应用 被引量：10

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作者 王莉 刘德新 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1367-1371,共5页

为了对稀薄燃烧汽油机的瞬态空燃比进行精确控制,提出了一个稀燃汽油机空燃比神经网络-滑模控制方案,该方案采用神经网络实现对瞬态过程中实际进入气缸内进气量的精确预测和进气管内油膜动态特性的前馈补偿.在一台稀燃发动机上进行了瞬... 为了对稀薄燃烧汽油机的瞬态空燃比进行精确控制,提出了一个稀燃汽油机空燃比神经网络-滑模控制方案,该方案采用神经网络实现对瞬态过程中实际进入气缸内进气量的精确预测和进气管内油膜动态特性的前馈补偿.在一台稀燃发动机上进行了瞬态空燃比实验,节气门急速变化时的空燃比超调最大为1个空燃比单位,最小为0.2个空燃比单位;空燃比调整时间一般在3 s以内,最快可达到1 s.控制结果达到了对稀燃发动机瞬态空燃比的精确控制。 展开更多

关键词 汽油机 稀薄燃烧 瞬态空燃比控制 神经网络

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电控汽油喷射发动机瞬态过程空燃比控制 被引量：6

5

作者 刘军山 帅石金 +1 位作者 王建昕 庄人隽 《车用发动机》 北大核心 2002年第3期22-25,共4页

在发动机台架上对EQ491i电控汽油喷射发动机的加、减载瞬态过程的空燃比进行了测量 ,对引起瞬态过程空燃比变化的原因进行了分析 ,并通过试验研究了相应的修正控制项对空燃比的影响。研究结果表明 ,以线性表格为基础的修正方式不能完全... 在发动机台架上对EQ491i电控汽油喷射发动机的加、减载瞬态过程的空燃比进行了测量 ,对引起瞬态过程空燃比变化的原因进行了分析 ,并通过试验研究了相应的修正控制项对空燃比的影响。研究结果表明 ,以线性表格为基础的修正方式不能完全控制瞬态过程空燃比的偏移 ,初始阶段的空燃比偏移脉冲难以避免。 展开更多

关键词 电控汽油喷射发动机 瞬态过程 空燃比控制 汽车

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蓄热式加热炉的空燃比控制 被引量：7

6

作者 陈友文 柴天佑 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第5期703-706,共4页

针对蓄热式加热炉具有多变量、时变、非线性、耦合、大惯性和纯滞后等特点,当前对于蓄热式加热炉的空燃比控制主要还是人工操作完成的问题,通过对蓄热式加热炉空燃比变化这一复杂的工业过程的分析,提出了一种蓄热式加热炉空燃比控制方法... 针对蓄热式加热炉具有多变量、时变、非线性、耦合、大惯性和纯滞后等特点,当前对于蓄热式加热炉的空燃比控制主要还是人工操作完成的问题,通过对蓄热式加热炉空燃比变化这一复杂的工业过程的分析,提出了一种蓄热式加热炉空燃比控制方法,设计了一个基于智能的空燃比控制系统。用无辨识自适应方法预测热值,用模糊神经网络预测烟气残氧量,解决信号滞后或超前的问题;用燃烧和模糊模型控制空燃比,解决多变量、时变、非线性和耦合问题;并将该控制系统成功应用于某钢铁公司中板工序,运行结果表明,预测和控制方法简单可行,系统稳定可靠,取得了良好的应用效果。 展开更多

关键词 蓄热式加热炉 空燃比控制 混合智能 残氧量

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基于模型的汽油机过渡工况空燃比控制研究 被引量：2

7

作者 顾维东 杨延相 白富强 《汽车技术》 北大核心 2007年第7期6-9,共4页

针对汽油机过渡工况的空燃比控制精度问题,对装备FAI电喷系统的汽油机进气道内燃油动态特性现象学模型(X-τ模型)参数进行了标定,并分析了进气道温度、发动机转速和负荷对模型参数的影响。通过对汽油机过渡工况空燃比进行的基于模型的... 针对汽油机过渡工况的空燃比控制精度问题,对装备FAI电喷系统的汽油机进气道内燃油动态特性现象学模型(X-τ模型)参数进行了标定,并分析了进气道温度、发动机转速和负荷对模型参数的影响。通过对汽油机过渡工况空燃比进行的基于模型的控制试验,验证了该方法可以有效满足汽油机对过渡工况空燃比快速响应、精确控制的要求。 展开更多

关键词 汽油机 X-τ模型 过渡工况 空燃比控制

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基于改进模糊PID算法的空燃比控制策略研究 被引量：12

8

作者 杨小龙 涂鑫阳 马自会 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期34-39,共6页

对发动机瞬态工况空燃比进行控制时,由于单缸汽油机本身固有的非线性和时滞环节,传统PID控制很难取得满意的效果,本文构造了一种带动态补偿的模糊PID控制器.首先搭建了单缸机仿真模型,并将模糊PID控制算法应用于空燃比控制中,以适应系... 对发动机瞬态工况空燃比进行控制时,由于单缸汽油机本身固有的非线性和时滞环节,传统PID控制很难取得满意的效果,本文构造了一种带动态补偿的模糊PID控制器.首先搭建了单缸机仿真模型,并将模糊PID控制算法应用于空燃比控制中,以适应系统的非线性;然后针对单缸机系统中固有的时滞环节提出一种动态时滞补偿器,以降低时滞环节对系统的影响;再将该时滞补偿器耦合于模糊PID控制器中,应用于单缸机瞬态工况下的空燃比控制.仿真结果表明,改进的模糊PID控制器不仅能补偿系统中时滞环节带来的非最小相位影响,而且能很好地适应发动机系统的非线性特征,从而使控制系统的稳定性、准确性、快速性均得到了很大的改善. 展开更多

关键词 空燃比控制 时滞补偿器 非最小相位特性 模糊控制

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基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究 被引量：2

9

作者 周乃君 包生重 +1 位作者 裴海灵 陈宏德 《重庆工学院学报》 2006年第8期15-20,共6页

建立了合理的四缸四冲程汽油发动机数学模型,对模型发动机进行仿真标定实验,获得其喷油MAP图.根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速3种主要运行工况下的控制器模型,并给出了以上模型在Matla... 建立了合理的四缸四冲程汽油发动机数学模型,对模型发动机进行仿真标定实验,获得其喷油MAP图.根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速3种主要运行工况下的控制器模型,并给出了以上模型在Matlab/Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程.仿真结果表明:控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模块,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能、控制策略与控制算法可行. 展开更多

关键词 汽油发动机 空燃比控制 建模 仿真

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车用催化转化器性能试验台架空燃比控制系统的研制

10

作者 张云龙 张跃涛 +1 位作者 黄开胜 许向东 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期56-58,共3页

空燃比控制是催化转化器性能评价试验的关键,本文利用电控匹配技术,研制了车用催化转化器性能试验台架空燃比控制系统。该系统在催化转化器性能试验中发挥了重要作用。本文从控制策略的确定、控制装置软硬件的研制、系统软件设计、试验... 空燃比控制是催化转化器性能评价试验的关键,本文利用电控匹配技术,研制了车用催化转化器性能试验台架空燃比控制系统。该系统在催化转化器性能试验中发挥了重要作用。本文从控制策略的确定、控制装置软硬件的研制、系统软件设计、试验应用等几方面介绍了控制系统的研制过程及其应用情况。 展开更多

关键词 催化转化器 空燃比控制系统 性能试验台架 控制策略 汽车 排放 发动机

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汽油机非线性卡尔曼滤波暂态进气量估计及空燃比控制 被引量：6

11

作者 冯煜 焦晓红 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期546-553,共8页

暂态工况下缸进气量的准确估计是提高发动机空燃比控制精度的有效措施之一,为此本文提出一种基于无迹卡尔曼滤波的暂态缸进气量估计算法,并利用估计的缸进气量设计了一种前馈-反馈空燃比控制器.MATLAB环境下的仿真实验给出了所提出的算... 暂态工况下缸进气量的准确估计是提高发动机空燃比控制精度的有效措施之一,为此本文提出一种基于无迹卡尔曼滤波的暂态缸进气量估计算法,并利用估计的缸进气量设计了一种前馈-反馈空燃比控制器.MATLAB环境下的仿真实验给出了所提出的算法与现有进气量估计算法的比较,同时基于暂态气量估计的空燃比控制仿真实验验证了估计的有效性.论文与现有成果的区别在于:一是暂态进气量估计模型不仅包含了歧管压力动态还考虑了曲轴角速度动态,并采用了基于非线性辨识的均值模型;二是考虑了泵气波动的影响,采用了移动平均值法的数字滤波器对泵气波动进行滤波;三是采用无迹卡尔曼滤波算法对歧管压力和曲轴角速度进行估计. 展开更多

关键词 汽车发动机 缸进气量 空燃比控制 卡尔曼滤波 气量估计

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2冲程直喷煤油发动机空燃比控制方法 被引量：1

12

作者 李鸿 黄英 +2 位作者 赵振峰 岳芸鹏 王绪 《航空发动机》 北大核心 2021年第S01期85-92,共8页

为了保障2冲程直喷煤油发动机高效、稳定地运行,对其空燃比控制方法进行了研究。采用机理建模和试验数据建模相结合的方法,建立了2冲程直喷煤油发动机平均值模型,包括扫气模型和燃油油量模型。在扫气模型建模过程中,分别对进气道、曲轴... 为了保障2冲程直喷煤油发动机高效、稳定地运行,对其空燃比控制方法进行了研究。采用机理建模和试验数据建模相结合的方法,建立了2冲程直喷煤油发动机平均值模型,包括扫气模型和燃油油量模型。在扫气模型建模过程中,分别对进气道、曲轴箱、气缸进行了分析;燃油油量模型考虑了气缸温度对燃油蒸发效果的影响,并引入了燃油蒸发系数。对2冲程发动机扫气过程进行了分析,通过台架试验得到了不同工况下的扫气效率、扫气比和捕获率等扫气参数。基于Matlab/Simulink建立了空燃比前馈控制器,并进行了台架试验验证。结果表明:控制器能够满足空燃比的控制要求,最大误差为10%左右,该误差产生的原因为燃油油量模型和扫气模型存在系统误差,但是燃油油量模型的系统误差影响较小,可以忽略。 展开更多

关键词 直喷煤油发动机 2冲程 空燃比控制 平均值模型 扫气模型

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基于蝙蝠算法的发动机空燃比控制的研究

13

作者 吴晨辉 黄伟军 华猛 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期135-140,共6页

为了提高发动机空燃比控制的精度,提出了一种基于蝙蝠算法整定参数的PID控制器,将此控制器应用于某单缸发动机的平均值模型中进行模拟测试,并加入了油膜补偿模型.仿真结果表明,与传统PID控制器相比,基于蝙蝠算法调整参数的PID控制器能... 为了提高发动机空燃比控制的精度,提出了一种基于蝙蝠算法整定参数的PID控制器,将此控制器应用于某单缸发动机的平均值模型中进行模拟测试,并加入了油膜补偿模型.仿真结果表明,与传统PID控制器相比,基于蝙蝠算法调整参数的PID控制器能更好地适应发动机系统的非线性和时变性特性,对瞬态工况下空燃比有更好的控制效果. 展开更多

关键词 空燃比控制 蝙蝠算法 PID参数整定 油膜补偿 平均值模型

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“燃气汽车空燃比控制系统的研究开发”项目通过天津市教委验收

14

作者 李占生 《天津工业大学学报》 CAS 2006年第4期104-104,共1页

由我校机械电子学院郑清平副教授承担的天津市高等学校科技发展基金项目“燃气汽车空燃比控制系统的研究开发”于2005年9月6日通过市教委组织的专家验收．

关键词 空燃比控制系统 研究开发 燃气汽车 基金项目 天津市 教委 科技发展 高等学校 机械电子

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车用汽油机过渡工况空燃比的神经网络控制研究 被引量：12

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作者 侯志祥 吴义虎 +2 位作者 邓华 袁翔 申群太 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期33-36,共4页

针对车用汽油机过渡工况空燃比难于精确控制的特点,提出了一种空燃比的神经网络复合控制策略。控制系统通过神经网络控制和常规PI控制实现前馈反馈控制,常规PI控制器利用氧传感器信号实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;神经网... 针对车用汽油机过渡工况空燃比难于精确控制的特点,提出了一种空燃比的神经网络复合控制策略。控制系统通过神经网络控制和常规PI控制实现前馈反馈控制,常规PI控制器利用氧传感器信号实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;神经网络控制实现前馈控制,提高控制系统过渡工况时的响应能力。神经网络采用径向基神经网络,其输入为影响汽油机进气量的两个主要因素发动机转速与节气门开度。通过在线学习常规PI控制输出,使系统的总控制输出由神经网络产生,系统具有较高的自适应功能,有效避免目前过渡工况空燃比控制需进行大量标定的不足。仿真结果表明该控制方法是有效的。 展开更多

关键词 内燃机 汽油机 平均值模型 过渡工况 空燃比控制 神经网络

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氧传感器响应变慢自适应空燃比闭环控制方法研究 被引量：6

16

作者 王东亮 肖剑 +2 位作者 路录祥 孟祥韬 何浩 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期122-125,132,共5页

分析了汽油发动机空燃比闭环PI控制器的数学模型,提出了自适应空燃比闭环控制算法,研究了阶跃型氧传感器响应变慢对汽油机空燃比和排放的影响。研究结果表明:当氧传感器信号从稀到浓变慢时,过量空气系数相对于正常值会减小,同时HC和CO... 分析了汽油发动机空燃比闭环PI控制器的数学模型,提出了自适应空燃比闭环控制算法,研究了阶跃型氧传感器响应变慢对汽油机空燃比和排放的影响。研究结果表明:当氧传感器信号从稀到浓变慢时,过量空气系数相对于正常值会减小,同时HC和CO排放浓度会增大;当氧传感器信号从浓到稀变慢时,过量空气系数相对于正常值会增大,同时氨氧化物(NOx)排放浓度会增大。试验结果表明:设计的自适应空燃比PI控制器减小了在氧传感器响应变慢时过量空气系数偏离正常值的幅度,能够减少有害气体排放。 展开更多

关键词 内燃机 阶跃型氧传感器 氧传感器响应变慢 空燃比控制 自适应PI控制

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基于模型在环仿真的直喷汽油机空燃比辨识与控制研究 被引量：3

17

作者 胡春明 胡东宁 刘娜 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期88-93,共6页

针对过渡工况下汽油机空燃比难以精确控制的特点,将PID神经元网络(proportional-integral-derivative neural network,PIDNN)控制策略用于发动机常用的部分负荷工况下空燃比的辨识与控制。在AMESim中,从实际发动机物理模型出发建立了发... 针对过渡工况下汽油机空燃比难以精确控制的特点,将PID神经元网络(proportional-integral-derivative neural network,PIDNN)控制策略用于发动机常用的部分负荷工况下空燃比的辨识与控制。在AMESim中,从实际发动机物理模型出发建立了发动机仿真模型;同时在Matlab软件中建立PIDNN辨识器、PIDNN控制器;通过Matlab和AMESim软件的耦合进行模型在环仿真,建立电喷发动机实时控制系统,通过联合仿真观察辨识效果,同时检验控制系统的性能。模型在环仿真结果表明:PIDNN辨识器能够快速跟踪实际空燃比的变化,辨识系统的输出与发动机模型的输出误差在0.05之内;在过渡工况下,PIDNN控制器控制下的过量空气系数超调量相对于普通PID控制器能减小0.3以上,同时能在2s内将过量空气系数控制至目标值,提高了空燃比的控制精度。 展开更多

关键词 内燃机 PID神经元网络 过渡工况空燃比控制 系统辨识 模型在环仿真

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低温燃烧汽油机瞬态空燃比主动抗扰控制 被引量：1

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作者 谢辉 黄雪峰 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期198-205,共8页

为了实现对废气稀释低温燃烧汽油机瞬态空燃比的有效控制,提出了一种动态进气量观测器和主动抗扰控制(ADRC)的前馈反馈控制策略.进气量观测器揭示了进气前回流对进气歧管状态参数的影响规律,采用状态观测的方法实现了对缸内充气效率的... 为了实现对废气稀释低温燃烧汽油机瞬态空燃比的有效控制,提出了一种动态进气量观测器和主动抗扰控制(ADRC)的前馈反馈控制策略.进气量观测器揭示了进气前回流对进气歧管状态参数的影响规律,采用状态观测的方法实现了对缸内充气效率的动态跟踪.ADRC作为反馈环节,能够实时估计并补偿影响空燃比的内外部扰动,实现了对空燃比的闭环精确控制.实验结果表明,相比于传统的静态补偿和PID前馈反馈策略,该方案在转速变化的各种瞬态工况下提高了空燃比的控制精度. 展开更多

关键词 汽油机 废气稀释低温燃烧 进气前回流 瞬态空燃比控制 状态观测器 主动抗扰控制

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化油器式汽油机空燃比的控制方法

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作者 边耀璋 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 1991年第2期99-106,共8页

本文分析了常规化油器原则方案的内在缺陷,论述了调整法、附加装置法和微计算机控制法控制空燃比的原理和效果。同时,介绍了一种新开发的空燃比控制系统。

关键词 化油器 汽油发动机 空燃比控制

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计及供气波动的燃气发动机空燃比鲁棒控制

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作者 杨君 王明杰 +1 位作者 于蓬 王健 《农业装备与车辆工程》 2021年第8期1-4,14,共5页

研究了计及燃气供给系统压力波动的燃气发动机空燃比鲁棒控制问题。基于燃气发动机气路和油路的动态方程,设计了空燃比鲁棒控制器,以抑制燃气供给系统压力波动对空燃比控制精度的影响。通过数值仿真验证了所设计空燃比鲁棒控制器在3种... 研究了计及燃气供给系统压力波动的燃气发动机空燃比鲁棒控制问题。基于燃气发动机气路和油路的动态方程,设计了空燃比鲁棒控制器,以抑制燃气供给系统压力波动对空燃比控制精度的影响。通过数值仿真验证了所设计空燃比鲁棒控制器在3种工况下的有效性。仿真结果表明,所设计的空燃比鲁棒控制器的性能指标均优于开环控制器,且能够将燃气供给系统压力波动的影响抑制在所设定的水平之下。 展开更多

关键词 燃气发动机 空燃比控制 压力波动 鲁棒控制 燃气供给系统

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