用于可燃气带动机怠速扼制的摹拟车辆扼制器

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怠速控制实质上是在节气门全关时通过控制节气门体中怠速旁通阀的开度来改变汽缸充气量，从而将怠速转速稳定在目标值，由进气歧管、节气门、步进电机怠速旁通阀、电控单元ecu和传感器组成。怠速旁通阀开度与执行机构步进电机输出的关系近似为直线，故其数学模型可用比例环节近似示［5］，即g（s）=100/128（%/步）3模糊控制器设计模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术，本文采用的是二维模糊控制器［6］，如所示。控制器将转速偏差e和转速偏差变化率de作为控制输入量，将怠速旁通阀步进电机工作步数作为系统输出控制量。

模糊控制器结构框3.1输入与输出变量模糊化根据怠速控制试验观察结果，定义输入控制量e和输出控制量u取为7个模糊子集：nl（负大），nm（负中），ns（负小），zr（零），ps（正小），pm（正中）和pl（正大）；定义输入控制量de取8个。模糊子集：nl（负大），nm（负中），ns（负小），nz（零正），pz（零负），ps（正小），pm（正中）和pl（正大）。同时，将e的变化范围定为［－250，250］r/min，将de变化范围定为［－100，100］r/min，超出都当作边界值处理。

对控制量e，de和u的论域均取为｛－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4，5，6｝，其隶属度函数如和所示。

模糊控制规则的建立模糊控制规律的原则是：保证模糊控制器的输入能够使系统输出响应的动静态特性达到最佳值。例如，当转速偏差为负大且转速偏差变化率为负中时，明发动机转速还有进一步增大的趋势，那么控制器的变化应取负大，以快速减小其转速。因为输入控制量e取7个模糊子集，de取8个模糊子集，所以模糊控制规则库中共含有7×8=56条规则。为根据实际操作经验和专家知识建立的模糊控制规则。

模糊推理模糊推理是模糊控制的核心，它根据模糊输入控制量e，de和模糊控制规则，按照确定好的推理方法进行推理，从而得到模糊输出量u.采用的模糊规则，如果e为ai（i=1，2，…，n），且de为bi，则u为ci，可得推理结果c′的隶属度为uc′（ui）=∨ni=1［uai（e）∧ubi（de）∧uci（ui）］其中，取∧（与）的方法为min，取∨（或）的方法为max.

清晰化清晰化的作用是将模糊推理得到的输出量（模糊量）变换为实际用于控制的清晰量。模糊量的清晰化采用面积重心法，计算公式为u=∑ni=1uiuc′（ui）/∑ni=1uc′（ui）上述模糊推理采用mamdani的mixmax重心法，其实质是加权平均法，计算由simulink自动完成。

模糊pid控制系统的建立模糊pid控制系统通过matlab/simulink工具实现，仿真框如所示。模糊推理采用fuzzylog-ictoolbox模块，先利用fiseditor和ruleeditor建立系统输入输出变量隶属度函数和模糊控制规律库，然后用s－function模块调用fis文件。数字pid控制器直接利用discretepidcontroller模块实现，根据工程整定法得到模块在系统工作点附近的最佳参数。

结语仿真结果明，模糊pid控制器增强了系统怠速调节的自适应能力，超调量小，响应速度快，大大改善了系统动静态性能，在现代天然气发动机怠速控制中具有明显优势。

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