电子节气门体嵌入式控制设计与非线性滑模控制策略

本文档深入探讨了电子节气门体的嵌入式软件控制设计，由保罗·格里菲斯撰写，作为其硕士学位论文的一部分，旨在加州大学伯克利分校机械工程研究生院完成。电子节气门控制系统是一个关键安全应用，因此设计过程不仅仅局限于对闭环系统动态及控制器性能的分析。设计者需考虑系统的可靠性，以及在硬件故障时的检测和处理能力，这使得硬件需求具备特殊性。 论文首先通过建立描述硬件行为的微分方程，以便在实际硬件测试前对控制策略进行设计和仿真。作者特别关注节气门板的动力学特性，其中存在库仑摩擦和静摩擦，这就促使研究者采用非线性控制律，如滑模控制和自适应滑模控制，来精确控制节气门的运动。非线性控制策略有助于补偿这些摩擦效应，并确保系统在各种工况下的稳定性和准确性。 除了节气门位置的精确控制外，该系统还必须与动力总成控制器的更高层次目标紧密结合。这意味着在设计过程中，不仅要考虑到节气门控制的实时性和响应速度，还要考虑到与车辆整体动力性能、燃油经济性和排放控制的协同作用。此外，自适应控制法的引入允许系统实时估计摩擦系数，从而能够识别并处理那些摩擦过大影响性能的节气门体。 这篇论文提供了关于如何设计一个高效、安全的电子节气门控制系统的关键见解，涵盖了从硬件建模、非线性控制策略到系统集成的全面流程。它对于理解现代汽车电子控制技术，特别是在提高驾驶性能和安全性方面，具有重要的理论和实践价值。