基于IMC的电子节气门非线性控制策略优化

本文主要探讨了基于内模控制原理（Internal Model Control, IMC）的电子节气门控制策略在发动机系统中的应用。电子节气门作为典型的非线性控制对象，其工作特性受到弹簧扭矩和摩擦阻力的显著影响，这使得精确的数学模型构建变得困难，且获取准确参数是一项挑战。作者针对电子节气门的非线性特性，提出了创新的控制方法。 首先，作者对电子节气门系统的数学模型进行了深入分析，并通过Matlab/Simulink仿真平台验证了模型的准确性。这个阶段对于理解和控制系统的动态行为至关重要，因为它提供了基础理论框架用于后续设计。 接着，作者利用内模控制结构，构建了电子节气门的复域模型，对系统的非线性干扰进行了详细分析。内模控制的核心在于它能够模拟系统内部的工作机理，从而提供有效的补偿，使控制系统能够在面对复杂环境变化时保持稳定性能。 设计的内模控制器特别考虑了时变参数的影响，这意味着控制器可以适应电子节气门系统随时间变化的特性，提高了控制的灵活性和精度。在模型精确的情况下，仿真结果表明，这种内模控制器相较于传统的比例-积分-微分（PID）控制和一般的滑模控制具有更优的控制性能。 然而，作者强调了内模控制器在模型失配情况下的鲁棒性。即使实际系统模型与理论模型存在偏差，内模控制器仍能保持优于PID控制的性能，体现了其强大的适应性和稳定性。 值得注意的是，该方法在设计前馈滤波器时并未依赖于系统参数，这使得该控制策略具有更高的通用性和实用性。即使对于未知或难以精确测量的参数，前馈滤波器也能提供理想的理想稳态响应和扰动响应，从而提高了控制策略的实际应用价值。 总结来说，本文的贡献在于提出了一种基于内模控制的电子节气门控制策略，不仅在理想条件下表现出色，而且在面对现实系统中的不确定性时展现出优越的鲁棒性，这为优化发动机系统性能，提高电子节气门控制的精度和可靠性提供了新的解决方案。