割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法及其装置，以割草机汽油发动机空燃比动态扰动数学模型为基础，引入空燃比跟踪偏差信号的积分变量，形成空燃比扰动扩展数学模型，再结合状态反馈控制器和极点配置技术，设计空燃比跟踪目标设定值的控制器。本发明的最重要的特征是在汽油发动机转速和进气温度变化相当宽的范围内，能实现发动机空燃比的精确跟踪控制，使汽油发动机在稳态和瞬态运行时都能尽可能将空燃比保持在理论目标值处，提高了燃油效率，减少了CO、NOX等有害气体的排放，极大地提高汽油发动机系统运行的控制水平。
【专利说明】割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种割草机汽油发动机空燃比的跟踪控制方法及其装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展和人们生活水平的提高，我国城镇化建设不断扩展，城郊区的绿化程度也随之提高。大量的公园草坪、足球草坪、高尔夫球场草坪等公共绿地均需要进行草皮修剪等维护，割草机的市场需求不断增加。为保证使用汽油的割草机可靠、经济、低污染运行，一个关键技术是尽可能保持汽油发动机的空气与燃料比例(简称空燃比)在理论值附近。然而，在实际割草过程中经常伴随有启动、加速、减速和停机等情况的发生，以及发动机进气温度会随环境温度变化。这些转速、进气温度以及待割草种类的很大变化通常导致了瞬态工况空燃比很难保持在理论值附近。这在燃料利用率和排放性能都有很大的影响。因此，空燃比是割草机汽油发动机控制的一个非常重要的过程参数。经过对现有关于割草汽油发动机空燃比控制方法文献的检索发现，目前汽油发动机空燃比控制方法主要有:查表方法、PID控制方法、基于模型的空燃比控制方法和基于人工智能的空燃比控制方法。查表方法简单，但只能处理几种工况，不满足现代割草机遇到的复杂工况；PID控制方法只能处理单个输入变量对单个输出变量的过程，当割草机汽油发动机的多个变量发生变化时很难实现空燃比的精确控制；基于模型的空燃比控制方法，包括自适应控制方法、内模控制方法、滑模控制方法等，利用发动机模型实现空燃比的精确控制，但发动机模型复杂、涉及的专业知识多，不合适于软硬件资源并不丰富的单片CPU计算机系统；基于人工智能的空燃比控制方法，包括模糊控制方法、神经网络控制方法、自学习控制方法、信息融合方法等，这类方法涉及的控制规则多、可调参数多、在线计算运算量大等问题。因此，尽管汽油发动机空燃比控制研究取得了许多成果，但近十几年来，相关学者和工程专家对于这个具有挑战性的重要难题仍然进行了大量细致地研究和探讨，以满足当前割草机汽油发动机的高效、经济运行对于有效、简便地实现空燃比精确跟踪理论值的迫切要求。
【发明内容】
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[0003]为了克服已有割草机汽油发动机空燃比控制方法的操作复杂、投运困难、在线计算量大的不足，本发明提供一种设计简单、易于在线投运、在线计算量小的割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法及其装置。
[0004]本发明所述的割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法及其装置，包括:
[0005]一种割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法，所述控制方法包括如下步骤:
[0006]步骤1，建立割草机汽油发动机的空燃比与喷油量、转速、进气温度的连续时间3阶动力学扰动模型，参见式(I):
x(t) = Ax(I) + B,u(t) + B,d(t)
[0007]..^ ,."(I)
y(t) = Cx(0
[0008]其中，符号t是模型式(I)的时间变量；u (t)为发动机在t时刻的喷油量，单位g/s ;列向量d (t) = [n (t) ; T (t) ], n (t)为发动机在t时刻的转速，单位r/min,T(t)为发动机在t时刻的进气温度，单位K ;y(t)为发动机在t时刻的空燃比；列向量x(t) = [xi(t) ； X2 (t) ；x3(t)]称为状态向量;矩阵 A e R3X3,B1 e R3x1, B2 e R3x2 和 C e R1x3分别称为状态矩阵、控制矩阵、扰动矩阵和输出矩阵；
[0009]步骤2，设定割草机汽油发动机的空燃比控制的目标值为yjt)，定义空燃比跟踪偏差e (t),参见式(2):
[0010]e(t)=y(t)-yr(t) (2)；
[0011]步骤3，定义跟踪偏差的积分信号变量q(t)，参见式(3):
[0012]
【权利要求】
1.割草机汽油发动机空燃比跟踪控制方法，其特征在于，包括如下具体步骤: 步骤1，建立割草机汽油发动机的空燃比与喷油量、转速、进气温度的连续时间3阶动力学扰动模型，参见式(I):
2.一种割草机汽油发动机空燃比跟踪控制装置，其特征在于，包括: 用于建立割草机汽油发动机的空燃比与喷油量、转速、进气温度的连续时间3阶动力学扰动模型，参见式(I):
【文档编号】F02D41/30GK103742276SQ201310652205
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】沈焕军 申请人:宁波奥晟机械有限公司