發(fā)動機(jī)怠速PID控制研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄 1緒論 . 1 1.1汽車電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 . 2 1.2 怠速控制發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.3 怠速控制的要求 . 2 2 汽車發(fā)動機(jī)怠速控制 系統(tǒng) . 4 2.1 怠速工況分析 . 3 2.2 怠速不良表現(xiàn) . 4 2.3 怠速控制過程 . 4 2.4 怠速控制策略 . 5 3 汽車 發(fā)動機(jī)怠速模型 . 6 3.1 國外采用的發(fā)動機(jī)怠速模型 . 5 3.2 國內(nèi)采用的發(fā)動機(jī)怠速模型 . 9 3.3 本課題采用的發(fā)動機(jī)怠速模型 . 10 4 PID控制 器 . 14 4.1 PID控制簡介 . 14 4.2 PID控制器參數(shù)的整定 . 15 5 Matlab介紹 . 16 5.1 MATLANB簡介 . 16 5.2 SIMULINK簡介 . 16 5.3 SIMULINK建模 方法 . 16 5.4 SIMULINK建模 具體 步驟 . 17 6 基于 SIMULINK的怠速 PID控制仿真 . 18 6.1 仿真 模型的 建立 . 18 6.2 仿真結(jié)果分析 . 20 6.3 發(fā)動機(jī)怠速穩(wěn)定性分析 . 21 7結(jié)論 . .23 參考文獻(xiàn) .24 致謝 .26 附錄 .27 1 1 緒 論 1.1 汽車電子技術(shù)的發(fā)展 與現(xiàn)狀 汽車工業(yè) 100 多年來一直占據(jù)發(fā)達(dá)國家支柱產(chǎn)業(yè)的地位。一方面，汽車工業(yè)的發(fā)展迫切需要新科學(xué)、新技術(shù)的支持；另一方面，新科學(xué)、新技術(shù)又需要找到用武之地，以擴(kuò)大其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。所以，從電子工業(yè)誕生開始，兩者就緊密地聯(lián)系在一起，成為世界工業(yè)的兩大支柱。 70 年代，電子技術(shù)取得了一系列突破性進(jìn)展。 1973年， Intel 4 位 CPU I 4004和 8位 CPU I 8008相繼問世； 1975年， 8位單片集成的 CPU I 8048 問世； 1976年，16KB RAM 問世； 1978 年， 64KB RAM 問世； 1979 年 ,16 位 CPU I 8086 問世。電子工業(yè)的迅速發(fā)展為汽車電子技術(shù)的發(fā)展提供了可能。 而同時(shí) ,汽車保有量的增加使大氣污染問題日益嚴(yán)重。 1960年，美國加州制定了世界上第一個(gè)汽車排放污染限制法規(guī)。1968年 ,美國頒布了聯(lián)邦排放法規(guī)。這些法規(guī)一再修 訂，限制越來越嚴(yán)格。繼美國之后，歐洲和日本也相繼制定出排放法規(guī)。 在 70 年代 ,還發(fā)生了 1973 年和 1979 年的兩次石油危機(jī)。 1978 年，美國又頒布了聯(lián)邦燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)。這些法規(guī)的頒布對汽車工業(yè)造成了巨大的壓力。而傳統(tǒng)的機(jī)械改良方式是無法逾越這些障礙的。在這樣的歷史 背景下，形成了 70年代汽車電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的局面。 70 年代發(fā)動機(jī)電子技術(shù)發(fā)展的一些情況。在 80 年代 ,微機(jī)技術(shù)有了更長足的發(fā)展。繼 1983年 Intel 16 位 CPUI 8096問世后， Motorola 公司又于 1984 年和 1987 年分別推出 32 位 CPU MC68020 和 MC68030。 與此同時(shí) ,內(nèi)存芯片也從 1983 年的 256KB、 1985 年的 1MB 增長到 1988 年的 4MB RAM。微機(jī)速度、字長和內(nèi)存容量的飛速增長， 為以微機(jī)為“大腦”的發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)提供了基石。在這期間，各種發(fā)動機(jī)的 控制系統(tǒng)功能日趨完善，且從單一的發(fā)動機(jī)集中控制，發(fā)展到包括自動變速器的 動力總成控制，再發(fā)展到整車集中控制。今天 ,美國幾乎 100%的轎車都采用了電子控制 ;日本和歐洲緊隨其后 ,電子控制的轎車占其出廠轎車的比率也接近 100%。 1.2 怠速控制發(fā)展?fàn)顩r 汽車在城市中行駛時(shí) ,經(jīng)常會遇到交通擁擠的狀況，此時(shí)發(fā)動機(jī)多處于怠速工況。發(fā)動機(jī)的怠速油耗約占整個(gè)工況油耗的 30% 。因此，過去人們一直以降低怠速轉(zhuǎn)速為目標(biāo)來改善發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。但是，汽油機(jī)的怠速工況由于需要供給較濃的混合氣，燃燒不完全，所以怠速工況是產(chǎn)生 CO 和 HC有害排放物的主要工況。而且 ,怠速轉(zhuǎn)速越低，廢氣的稀釋作用越明顯，這會使 CO 和 HC 的排放濃度進(jìn)一步增加。提高怠速轉(zhuǎn)速對減少 CO 和 HC 的排放是有利的。怠速轉(zhuǎn)速從 700r/min 提高到800r/min， CO 下降 10%， HC 排放量下降 15%。因此，汽油機(jī)怠速控制的目標(biāo)應(yīng)為在盡可能低的 CO 和 HC 排放下，保持怠速工況在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。另外 ,還應(yīng)考慮冷車啟動、空調(diào)及電氣負(fù)荷、自動變速器、動力轉(zhuǎn)向伺服機(jī)構(gòu)的接入等情況都會引起怠速轉(zhuǎn)速的變化，使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定甚至熄火。 2 當(dāng)前 ,對怠速控制策略的要求主要 包括以下幾個(gè)方面 ： a 在所有可能的工況條件下提供理想的怠速空氣量。 b 及時(shí)補(bǔ)償發(fā)動機(jī)的負(fù)荷變化。 c 防止發(fā)動機(jī)的失速。 d 采用維持最低怠速與減速空氣量控制等方式 ,以取得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。 e 采用急減速時(shí)增加空氣量等方式改善排放 . f 對于零件老化 及各車異性等所致的差異能自動地進(jìn)行補(bǔ)償，以減少周期性調(diào)整的要求 . g 改善車輛的可駕駛性 . 傳統(tǒng)的化油器采用單獨(dú)的怠速系，由怠速空氣量孔和怠速孔共同調(diào)節(jié)以供應(yīng)怠速時(shí)較濃的混合氣，保持怠速工況穩(wěn)定。但是這種機(jī)械式的調(diào)節(jié)方式無法滿足上述要求，很難滿足使發(fā)動機(jī) 在復(fù)雜的外界條件下保持怠速穩(wěn)定、排放良好的目標(biāo)。電控汽油機(jī)在怠速工況時(shí)除了將怠速轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高以降低 CO 和 HC 以外，還可以通過調(diào)整怠速空氣量與噴油的匹配將怠速轉(zhuǎn)速控制在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平上 ,這樣控制的彈性很大 ,可以適應(yīng)復(fù)雜的外界環(huán)境。 1.3 怠速控制的要求 “怠速控制”就是通過控制怠速工況的供氣量及相應(yīng)的供油量和點(diǎn)火提前角，使發(fā)動機(jī)能以一個(gè)最佳的怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能夠平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)由怠速工況向負(fù)荷工況 (或相反， 由負(fù)荷工況向怠速工況 )的過渡。怠速控制的好壞同發(fā)動機(jī)的怠速穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能都密切相關(guān)。怠 速控制是發(fā)動機(jī)電子綜合控制技術(shù)的重要組成部分。在交通密集和擁擠的城市，汽車經(jīng)常停車而發(fā)動機(jī) 怠 速運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,汽車耗油量的 30%消耗在怠速工況 ,降低 怠速 油耗將有助于節(jié)能 .怠速工況缸內(nèi)殘余廢氣比例增多 ,要用較濃的混合氣，故 CO 和 HC排放污染也增多 .在 怠速 狀態(tài)下 ,有時(shí)還會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速周期性的變化，即所謂游車現(xiàn)象。 從廣義角度理解，怠速運(yùn)行這一范疇，不僅是指發(fā)動機(jī)節(jié)氣閥關(guān)閉 (只有少許空氣通過節(jié)氣閥縫隙或經(jīng)過旁通空氣閥進(jìn)入發(fā)動機(jī) )汽車處于空檔時(shí)的發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，它也包括了由空轉(zhuǎn)向負(fù)載運(yùn)行過渡初期發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低的工況 。在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速決定于指示扭矩與機(jī)械損失扭矩的平衡。就機(jī)械損失來說，包括發(fā)動機(jī)內(nèi)的摩擦損失、附件及所帶動的一些外部設(shè)備 (如空調(diào)壓縮機(jī)、動力轉(zhuǎn)向泵等 )的驅(qū)動損失。前兩項(xiàng)可以說是基本機(jī)械損失，其大小隨發(fā)動機(jī)溫度狀況 (以冷卻水溫為標(biāo)志 )和發(fā)動機(jī)新舊程度而變化， 后者則是隨機(jī)加入的 .就發(fā)動機(jī)的指示扭矩來說， 在空 燃比和點(diǎn)火正時(shí)相應(yīng)調(diào)整合適的情況下，它決定于進(jìn)氣空氣量。因此對于一定的基本機(jī)械損失狀況，改變怠速供氣量 (旁通空氣閥通路 )就可以改變基本怠速轉(zhuǎn)速。 從燃料經(jīng)濟(jì)性來說，此怠速轉(zhuǎn)速宜取低，但從負(fù)載工況過渡的圓 滑性和發(fā)動機(jī)尾氣排放考慮，則宜適當(dāng)提高怠速轉(zhuǎn)速。怠速供氣量越低，相應(yīng)的空燃比越小， CO 和HC 的排放就增大。實(shí)際上基本目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的設(shè)定是以 CO 和 HC 不超過排放標(biāo)準(zhǔn)為限的。在實(shí)際運(yùn)行中，由于隨機(jī)地加入空調(diào)壓縮機(jī)或動力轉(zhuǎn)向泵，或者發(fā)電機(jī)負(fù)載 (電子冷卻風(fēng)扇和照明等 )增 大，以及發(fā)動機(jī)本身工作循環(huán)的不均勻性、環(huán)境溫度和 3 壓力的變化等等 ,都會使怠速轉(zhuǎn)速發(fā)生波動。 怠速控制的基本任務(wù)就是通過調(diào)整供氣量 (相應(yīng)改變空燃比和點(diǎn)火正時(shí) )使怠速轉(zhuǎn)速在目標(biāo)值上下的波動幅度不超過一定范圍 (一般以維持在目標(biāo)值的 1g%以內(nèi) )。 另一方面， 汽車掛行車檔而開啟節(jié)氣閥時(shí)，由于進(jìn)氣滯后、供油及進(jìn)氣管路內(nèi)燃油蒸發(fā)滯后的影響，混合氣變稀，輸出扭矩可能低于帶動負(fù)載所需的扭矩而發(fā)生轉(zhuǎn)速急劇下降，嚴(yán)重時(shí)可能滅車。為了避免這種情況，除了加大供油量外，還要在掛檔和開節(jié)氣閥之前先提高發(fā)動機(jī)的目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機(jī)有較大的動能。反之，在汽車由行車檔轉(zhuǎn)為空檔時(shí)，混合氣可能過濃而熄火，這時(shí)也需要在摘檔之前先提高發(fā)動機(jī)的目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機(jī)先得到較大的怠速空氣量，然后再逐漸降低目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。這樣，保證在過渡過程中發(fā)動機(jī)在較低轉(zhuǎn)速區(qū)的轉(zhuǎn)速變化較圓滑，這也是怠速控制的任務(wù)之 一 。 4 2 汽車發(fā)動機(jī)怠速控制系統(tǒng) 2.1 怠速工況分析 怠速控制是汽車發(fā)動機(jī)的基本控制問題和面臨的難題之一。怠速是在節(jié)氣門近乎全關(guān)時(shí)，車速為零 (汽車發(fā)動機(jī)在空檔 )情況下的最低轉(zhuǎn)速。城市交通日益擁擠使得車輛在行車過程中經(jīng)常要處于怠速工況。發(fā)動機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)速度波動大，點(diǎn)火提前角控制不好，燃燒不充分，排放嚴(yán)重，油耗也較大 (城市運(yùn)行中，怠速油耗約占總油耗的 30%)。過低的怠速還容易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火。這些問題將隨著城市的交通的發(fā)展而加劇上升。汽車發(fā)動機(jī)怠速控制的重點(diǎn)，就是要把怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)值上 。 它主要由進(jìn)氣歧管 (Intake Manifold)，節(jié)氣門 (Throttle Valve)，永磁轉(zhuǎn)子步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥 (ISCV),電控單元 (ECU),傳感器組 (Various Sensors)等組成 .在節(jié)氣門處于近乎全關(guān)狀態(tài)時(shí)，空氣由與節(jié)氣門并聯(lián)的旁通怠速空氣道，經(jīng)怠速控制閥口、進(jìn)氣腔 (Air Intake Chamber)進(jìn)入氣缸，汽車發(fā)動機(jī)在這些空氣參與燃燒所做的功和發(fā)動機(jī)內(nèi)部摩擦損失功相互平衡的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) 。 2.2 怠速不良表現(xiàn) 無負(fù)載變化時(shí)，發(fā)動機(jī)怠速性能不良主要表現(xiàn)有如下三種現(xiàn)象 。 a.無怠 速 發(fā)動機(jī)起動后油門轉(zhuǎn)把不能完全放手，否則熄火。產(chǎn)生的原因有 :化油器故障，或化油器至氣缸之間有漏氣 ,氣缸壓力過低 等 b.怠速過 高 發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)超過規(guī)定范圍而無法調(diào)低 ,一旦調(diào)低發(fā)動機(jī)就熄火 .產(chǎn)生原因 :節(jié)氣門不能回位或怠速量扎過大。 c.怠速不穩(wěn) 發(fā)動機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動機(jī)抖動，轉(zhuǎn)速忽高忽低。產(chǎn)生的原因 :點(diǎn)火時(shí)間過早、混合氣過濃或過稀 (怠速空燃比一般為 12)，火花塞間隙過小等原因 .有負(fù)載變化時(shí) ,怠速性能不良表現(xiàn)為 :發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會因負(fù)載變化而嚴(yán)重 偏離設(shè)定的怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速 。 2.3 怠速控制過程 怠速控制的主要任務(wù)是通 過控制 ISCV的開度，從而控制旁路進(jìn)氣量。當(dāng) ISCV的執(zhí)行器件采用比例電磁閥時(shí)，就是控制電壓的強(qiáng)度 ;當(dāng)采用步進(jìn)電機(jī)時(shí)就是控制電機(jī)的步數(shù)。 圖 2 1 怠速控制閥的啟動控制和暖機(jī)控制 5 a.啟動控制 為改善汽車發(fā)動機(jī)的啟動性能，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)斷開時(shí)，怠速閥總是處于全開狀態(tài) (上圖 為位置 A)，這樣可使發(fā)動機(jī)在下次啟動時(shí)具有大進(jìn)氣量。啟動之后，根據(jù)冷卻水溫度 (上圖 ， 70* C)來確定旁通進(jìn)氣量的大小。在汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定水溫下的目標(biāo)怠速時(shí)，怠速閥開度則從 A減小到 B。 b.暖機(jī)控制 隨汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和水溫升高，怠速閥開 度減小，當(dāng)水溫達(dá)到 700 C 時(shí)，暖機(jī)結(jié)束，怠速閥開度保持在 C位置不動 。 c.運(yùn)行控制 怠速閥開度取決于怠速負(fù)荷 .負(fù)荷增大時(shí)， 怠速閥 度增大，實(shí)現(xiàn)快 怠速 (一般高于最佳怠速 200r/min)，以防止汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)或熄火。負(fù)荷減小時(shí)反之。在怠速運(yùn)行中，如蓄電池電壓過低，怠速閥開度增大，提高怠速轉(zhuǎn)速，以提高電源電壓。怠速控制還有兩個(gè)任務(wù) :一 是修正噴油量 ,隨怠速轉(zhuǎn)速升高 ,增大噴油量 ,以保證怠速目標(biāo)空燃比一般為 12。二是修正點(diǎn)火提前角，隨怠速轉(zhuǎn)速降低，減小點(diǎn)火提前角，以保證 怠速平穩(wěn)，防止熄火。 2.4 怠速策略控制 怠速過程的輸入與輸出不呈簡單線性關(guān)系 ,存在傳感器及各種時(shí)滯非線性環(huán)節(jié) ,在干擾中有不少未知量和隨機(jī)量 (如電器及動力負(fù)荷的變化 .元器件老化 ,燃油品質(zhì)變化等 ),因此怠速是一個(gè)具有慢時(shí)變 ,參數(shù)不確定 ,時(shí)滯 ,復(fù)雜非線性的過程 ,見下圖 圖 2 2 怠速過程的輸入輸出及干擾 這種特性使得除變結(jié)構(gòu)控制外 ,各種基于精確參數(shù)模型的經(jīng)典控制 (包括變參數(shù) PID控制 )和現(xiàn)代控制理論 (包括 LOG最優(yōu)控制 )都難以實(shí)現(xiàn)越來越高的控制要求 ,而模糊控制 (Fuzzy Control)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控 制 (Neural Network Control)則獲得了它們的應(yīng)用新領(lǐng)域 .本文采用的是 PID控制策略 。 6 3 汽車發(fā)動機(jī)怠速動力學(xué)模型 3.1 國外采用的汽車發(fā)動機(jī)怠速模型 國外用于汽車發(fā)動機(jī)怠速的模型很多，常用的有滑動模型（ Sliding Model） ,混和模型（ Hybrid Model） ,多項(xiàng)式模型（ Polynomial Model） ,模態(tài)分析模型 （ Modal Analysis Model） ,以及傳遞函數(shù)模型（ Transfer Function Model） 等。 下面介紹幾個(gè)典型模型： 當(dāng)?shù)∷贂r(shí)，其 狀態(tài)模型如下： 00nnPm mP 002001)()(JmmanmmPPfmPPf 00201)( 0)(Jnnnnf anff m 00nn PP mm 01 n 0amm (3-1) 式 （ 3 1） 中， Pm為進(jìn)氣歧管壓力， ma為控制怠速系統(tǒng)的進(jìn)氣量，n為時(shí)間延遲，腳號 0為初始狀態(tài)。 f1 (n,Pm)和 f2 (n,Pm)為計(jì)算進(jìn)氣岐管的空氣外流量的非線性函數(shù)。 對上述狀態(tài)模型設(shè)計(jì)反饋控制器如下 : 0aa mm =-1K 2K 0 0nn PP mm(3-2) 增益 K1 ,K2 采用滑?？刂?,以便在系統(tǒng)模型參數(shù)的某些不確定因素影響下 ,獲得良好的魯棒性 . 先設(shè)計(jì)被控汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的可控伴隨模型 (Controllable Companion Model): nn = nfI )1(0 IJL )(1 gn + g0 I (3-3) 式中 （ 3 3） ,n為汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 , 為點(diǎn)火提前角 ,I為系統(tǒng)常數(shù) (非常小 ). 假定 ma和空燃比 FA 為常數(shù) ,任何出現(xiàn)的變化或者被 模擬為不確定性因素 ,或者組合成如下的多輸入模型 : nn = JJLnfI )()1(10 nn +( I1 ) )(000FAgmgg a 7 )( FAma)( FAma (3-4) 發(fā)動機(jī)在怠速時(shí) ,其混和模型由一系列離散模塊 ,連續(xù)變量 和符號常量組成 .系統(tǒng)控制輸入為節(jié)氣門開度 ,點(diǎn)火提前角 ,擾動輸入為負(fù)載扭矩 T1 和離合器位置 bn.因此 ,系統(tǒng)存在兩類輸 入 .一是連續(xù)變量輸入 和 T1 ,兩者影響連續(xù)變量動力學(xué) ;二是離散變量輸入 和 bn,兩者決定離散模型轉(zhuǎn)換 ,連續(xù)變量復(fù)位和符號常量設(shè)置 .式中連續(xù)變量由進(jìn)氣岐管壓力 p,曲軸轉(zhuǎn)速 n 和活塞位置 組成 ,其動力學(xué)模型如下 : )(tp =app(t)+bp (t) (3-5) )(tn =ann(t)+bn(T-T1 (t) (3-6) (t)=kcn(t) (3-7) 整個(gè)發(fā)動機(jī)的混和模型是一個(gè)多元組 : H=(Q,X, ,c ,U,Mdiscc,Mctsc,c ,D,Mdisce,Mctse,f, ) (3-8)式 （ 3-8） 中 ,有限狀態(tài)模型集 Q=S ,S,S ,SL ,SL ,SL 連續(xù)時(shí)間動力學(xué)變量 : X=(p,n, )|(p,n, ) IR3 有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)變量 : 4),(|),( IRmmTmmTECEC 連續(xù)輸入變量 :U ,0 Ma 連續(xù)干擾變量 D MT1,0 離散控制事件集 : spkc 離散干擾事件集 : ),(&,&,., 關(guān)和死區(qū)三個(gè)位置分別表示離合器開dco f fondco f fdcondco f fone Mdiscc與 Mctsc分別表示離散干擾移動函數(shù) (Discrete Disturbance Move Function)與連續(xù)控制器可行性移動函數(shù) (Continuous Controller Feasible Move Function).f,表示過渡函 (Transition Function). 首先考慮二狀態(tài)動力學(xué)模型 : ),(2111 dTqdeefe, 2e =f2 (e1 ,e2 ,d,q,Td) (3-9) 式 (3-9)中 ,e1 ,e2 為系統(tǒng)狀態(tài)誤差 ;f1 ,f2 為非線性映射 ;d為 點(diǎn)火提前角 ,q為節(jié)氣 8 門開度 ;Td為外部干擾 ,二者為控制輸入 。 在分析二階汽車發(fā)動機(jī)模型 : P =kp(mai-m0a),N =kn(Ti-TL ) (3-10) aim =(1+0.907q+0.0998q2 )g(P) (3-11) mai=-0.0005968N-0.13336P+0.0005431NP+0.000001757NP2 (3-12) Ti=-39.22+32.5014m0a-0.0112d2 +0.000675dN( 602p )+0.635d+0.0216N( 602p)-0.000102N2 ( 602p ) (3-13) TL =( 17.263N )2 +Td(3-14) G(P)=212 )325.101(0197.01PP 66.50P66.50P (3-15) (3.10-3.15)式中 ,P為進(jìn)氣 歧 管壓力 ,N為汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 ;kp為進(jìn)氣歧管 動力學(xué)常數(shù) ,kN為汽車發(fā)動機(jī)動力學(xué)常數(shù) ;mai為進(jìn)氣歧管 內(nèi)的空氣質(zhì)量流量 ,m0a進(jìn)氣 歧 管外的空氣質(zhì)量流量 ;Ti為第 i個(gè)氣缸轉(zhuǎn)矩 ,TL 為負(fù)載扭矩 . 文獻(xiàn) 16 汽車發(fā)動機(jī)模型由進(jìn)氣歧 管動力學(xué) ,燃油噴射動力學(xué) ,曲軸轉(zhuǎn)動動力學(xué) 三部分組成 ,分別如下 : ma=MAX 1-cos(1.14459 a-1.0600) )1(9e xp (1 atmm maira PV TRm-c1 eaeaee mbambamba )()()( 3322211 (3-16) fcfifikemmmMAXm 5.1050.0 (3-17) eaeaeaefcmbambambacm )()()( 33222111 (3-18) I ee 9 aestititeitaiteitaiteitaiteiteTTM B TttSAttttttmbttattmbttattmbttattcc10.151056.0)( c o s ()5.13)(3834.7c o s ()()()()()()()()(875.233222111(3.15-3.18)式中 ,ma為進(jìn)氣 歧管 內(nèi)的空氣質(zhì)量流量 ,m1f為燃油噴射質(zhì)量流量 .mfe為 燃油系統(tǒng)遷移延遲 ,itt和stt分別為產(chǎn)生于扭矩的進(jìn)氣延遲和點(diǎn)火延遲 .t為時(shí)間變量 ,其他為系統(tǒng)常數(shù) .系統(tǒng)輸入為汽車發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度 ,空然比 和點(diǎn)火提前角SA,輸出為汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速e。 3.2 國內(nèi)汽車發(fā)動機(jī)怠速模型 國內(nèi)采用的 怠 速 模型很少 ,常采用的有傳遞函數(shù)模型 (Transfer Function Model),非線性自回歸模型 (NRAX),簡化模型 (Simplified Model).下面簡要介紹幾個(gè)典型模型 。 文獻(xiàn) 17 給出了汽車發(fā)動機(jī)怠速模型參數(shù) ,如下圖 : 圖 3 1 汽車發(fā)動機(jī)怠速控制系統(tǒng)框圖 圖中 0n為怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速 ,T 為負(fù)載變化量及其他擾動 ,u為控制器輸出 ,n為汽車發(fā)動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速 ,K MNp 12.49,K MNd 25.39, sa 267.0, sd 6.0. 文獻(xiàn) 19 采用非線性自回歸模型 (NARX),目的是在簡化模型結(jié)構(gòu)的同時(shí)提供一個(gè)能滿足工程控制的使用模型 .模型只考慮怠速閥開度 和點(diǎn)火提前角 兩個(gè)輸入變量以及曲軸轉(zhuǎn)速 n一個(gè)輸出變量 ,如下 : n(k)=ri iikx1)( ,s= 2 )()( kyky (3-19) 10 上式中 ,x )(ki為 )( jkn ,a(k-j), )( jk 乘積組成的單項(xiàng)式 ,n kjm ,nm為最大預(yù)測步數(shù) ,s為模型輸出方差和 。 確定上述模型的主要困難在于擬和多項(xiàng)式的階數(shù) M和預(yù)測步數(shù) nu,為了簡化 ,根據(jù)相關(guān)分析取步數(shù) nu為 4.同時(shí)由于 M=2和 M=3時(shí) ,NRAX模型輸出方差和 S已充分接近 ,又本系統(tǒng)是穩(wěn)定的 ,NRAX 模型收斂 ,高階次可以忽略 ,意味著此時(shí)的模型是模型空間中的一個(gè)布局最優(yōu) 點(diǎn) . 作為本課題的前期研究 ,文獻(xiàn) 20 根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)動力學(xué)原理 ,提出描述怠速變化過程的動力學(xué)簡化模型 ,該模型闡述了作為控制輸入及輸出的汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和怠速閥開度的關(guān)系 ,如下 : n=ITk TDkIn 2 10(3-20) 上式中 ,I為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量 ,k1 ,k2 為模型常數(shù) ,0ttT 為采樣周期 ,n0為 Ts時(shí)刻的轉(zhuǎn)速 。 3.3 本課題現(xiàn)采用的汽車發(fā)動機(jī)怠速模型 怠速是一個(gè)非線性過程，原則上應(yīng)采用非線性模型。從上述國內(nèi) 外汽車 發(fā)動機(jī)怠速模型分析可知，國內(nèi)獨(dú)自提出的 模型很少， 大部分都是借用或簡化國外的模型。本課題還不具備獨(dú)自建立汽車發(fā)動機(jī)怠速非線性模型的條件，故仍借用國外可靠的線性模型，但利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化 (Generalizatio)能力和自適應(yīng)能力來實(shí)現(xiàn)非線性過程控制，在這一特定條件下，怠速可以用線性化模型來描述。 本文仿真采用康明斯 (Camless)汽車發(fā)動機(jī)怠速模型，該模型是傳遞函數(shù)模型，模型物理概念清楚，這對控制方法和參數(shù)確定帶來方便，具體模型結(jié)構(gòu) 下圖 所示 : 圖 3 1 康明斯汽車發(fā)動機(jī)怠速模型 11 圖中 , r為期望的汽車發(fā)動機(jī)速度變化量 ;qdT為干擾負(fù)載扭矩 : N 為汽車發(fā)動機(jī)速度變化量 :C(s)為控制器傳遞函數(shù) ;G1 (s)和 G2 (s) 是描述發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特性的傳遞函數(shù) GuuPs Zss )(1(3-21) G2 (s)=K(開環(huán)增益常數(shù) ) (3-22) 設(shè) n和 N分別為氣缸數(shù)和發(fā)動機(jī)怠速額定轉(zhuǎn)速，時(shí)間間隔 T為 )*/(120 NnT (3-23) 則汽車發(fā)動機(jī)感應(yīng)動力延遲時(shí)間e， 和發(fā)動機(jī)傳感和計(jì)算延遲時(shí)間a分 別為 : e=2 T ,a=4 T (3-24) G1 (s )的極點(diǎn) P和零點(diǎn) Zu可由下式表達(dá) Pae 2 ， Zu ae 2 (3-25) 圖中 G )(3s是表征發(fā)動機(jī)動力學(xué)特性的傳遞函數(shù)： G3(s)=)( uPsPsJ ZS )( 2 bassJ ZS (3-26) 上式中， J為發(fā)動機(jī)等效轉(zhuǎn)動慣量 ;a和 b是表征發(fā)動機(jī)阻尼和固有頻率的系數(shù)?？梢姡瑹o控制的汽車發(fā)動機(jī)怠速系統(tǒng)因 G3(s)是一個(gè) 2階非 最小相位系統(tǒng) (Non-Minimum Phase)，因 G3(s)的特征多項(xiàng)式 :s2 +as-b出現(xiàn)負(fù)號 (系數(shù)不全部大于 0)，至少有一個(gè)正極點(diǎn) (參數(shù) a和 b的取值無關(guān) )，故無控制下的怠速系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)，不是參數(shù)不穩(wěn)定系統(tǒng)。 G3（ s） 的極點(diǎn) Ps和 Pu與參數(shù) a和存在如下關(guān)系 : a=-( Ps+ Pu),b= PsPu(3-27) G1 （ s） 和 G3（ s） 的零點(diǎn) Zu和 Zs與延遲時(shí)間e和a有關(guān)： Zuae 2 ， Zs e2 (3-28) 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 12 )()()()(1 )()()()( 321 321 sGsGsGsC sGsGsGsCN r )()()()(1 )( 321 3 sGsGsGsC sG qdT(3-29) 可見 ,如果出現(xiàn)干擾負(fù)載 ,則造成汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動，從而導(dǎo) 致氣缸空氣流量的增減 ,燃燒情況變差 ,輸出轉(zhuǎn)矩隨之波動。如果不校正即 C(s) 1,轉(zhuǎn)速就不能恢復(fù)，依此下去勢必會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速 的大范圍瞬態(tài)波動。怠速控制就是怠速轉(zhuǎn)速的校正，使出現(xiàn)干擾負(fù)載時(shí) ,能以最小的控制來使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速維持于期望怠速轉(zhuǎn)速。 設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)： L(s)= C(s)G1 (s)G2 (s)G3(s) (3-30) 特征函數(shù) : S(s)=1/(1+L(s) (3-31) 輸入作用下的傳遞函數(shù)： Tr （ s） =S(s)L(s) (3-32) 擾動作用下的傳遞函數(shù)： Tqd S（ s） G3(s) (3-33) 于是，式（ 2.30）可簡化為 N （ s） =T(s) r (s)+Tqd qdT(3-34) 控制器輸出的脈沖寬度變化量 v 為： qdqd TsCsTsrsSsCsv )()()()()()( (3-35) 良好的怠速控制應(yīng)使汽車發(fā)動機(jī)在干擾負(fù)載 扭矩作用下實(shí)際轉(zhuǎn)速相對于期望轉(zhuǎn)速沒有誤差，即 0)( sr ， 故式（ 2.31 2.36）簡化為： qdqd TsTsN )()( (3-36) qdqd TsCsTsv )()()(3-37) 根據(jù)分析可知：干擾扭矩增加時(shí) K增加而 a,b也單調(diào)增加；轉(zhuǎn)動慣量 J增加時(shí) K不變而 a,b單調(diào)下降。當(dāng)負(fù)載干擾 扭矩 Tqd 0和 J 0.37kg.m2 時(shí)得到： K 7.93， a=27.01,b=8.66 當(dāng)負(fù)載扭矩 Tqd 50N M,J=0.25kg.m2 時(shí)得到： K 7.52， a=27.39,b=18.55 不失一般性 ,文獻(xiàn) 11 將發(fā)動機(jī)負(fù)載扭矩和轉(zhuǎn)動慣量的范圍取 為 : T MNqd 50,0,J 237.0,25.0 mkg 13 此時(shí)得到參數(shù)范圍 : K 93.7,52.7 ,a 01.27,66.8 ,b 55.18,66.8 本文在仿真中 ,取 ： J 20 31.0 mkg ,K 72.70,a0=27.20,b 61.130(角 碼 0 表示怠速仿真中使用的參數(shù) ); se 08.0, sa 16.0;Z 25s,Z 325u,于是得到 : G325 3251 ss,G2 =7.72,G2 1 9 1.44 3 2 0.831.0 2523 ss s(3-38) 該系統(tǒng)的 G3(s)存在政極 點(diǎn) 0.4915和負(fù)極點(diǎn) -27.6915. 14 4 PID 控制器 4.1 PID 控制簡介 PID控制器是工業(yè)過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律， PID控制表示比例，積分，微分 (Proportion,Integral,Differential)控制。其工作原理是：由于來自外界的各種擾動不斷產(chǎn)生，要想達(dá)到現(xiàn)場控制對象保持恒定的目的，控制作用就必須不斷產(chǎn)生，要想達(dá)到出現(xiàn)使得現(xiàn)場控制對象值，即被調(diào)參數(shù)發(fā)生變化，現(xiàn)場檢測元件就會將這種變化記錄并傳送給 PID控制器，改變過程變化量，經(jīng)變送器送至 PID控 制器的輸入端，并與其給定值 簡 SP值進(jìn)行比較得到偏差值 簡稱 e 值，調(diào)節(jié)器按此偏差并以預(yù)先設(shè)定的整定參數(shù)控制規(guī)律發(fā)出控制信號，去改變調(diào)節(jié)器的開度，使調(diào)節(jié)器的開度增加或減少，從而使被調(diào)參數(shù)發(fā)生改變，并趨向于 給定 SP值），以達(dá)到控制目的。 其系統(tǒng)原理框圖 如下 : 圖 4 1PID 控制原理圖 它的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)模型如下： U(t)=Kp t DI dttdeTdtteTte 0)()(1)( (4-1) 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式： G(s)=)( )(sEsU=KP STST DI11 (4-2) 式中， e(t)：調(diào)節(jié)器輸入函數(shù)，即給定量與輸出量的偏差； u(t)：調(diào)節(jié)器輸出函數(shù)； KP ：比例系數(shù)； Ti：積分時(shí)間常數(shù)； Td：微分時(shí)間常數(shù)。 15 將式（ 4-1）展開，調(diào)節(jié)器輸出函數(shù)可分成比例部分、積分部分和微分部分，它們分別是： a. 比例部分 比例部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 :Kpe(t) 在比例部分中 ， Kp是比例系數(shù)， Kp越大，可以使系統(tǒng)的過渡過程越快，迅速消除靜誤差；但 Kp過大，易使系統(tǒng)超調(diào)，產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致不穩(wěn)定。因此，此比例系數(shù)應(yīng)選擇合適，才能達(dá)到使系 統(tǒng)的過渡過程時(shí)間短而穩(wěn)定的效果。 b. 積分部分 積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 ：IPTK t dtte0 )(從它的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以看出，要是系統(tǒng)誤差存在，控制作用就會不斷增加或減少，只有 e(t)=0 時(shí)，它的積分才是一個(gè)不變的常數(shù)，控制作用也就不會改變，積分部分的作用是消除系統(tǒng)誤差。 積分時(shí)間常數(shù) TI 的選擇對積分部分的作用影響很大。 TI 較大，積分作用較小，積 分較弱，這時(shí)，系統(tǒng)消除誤差所需的時(shí)間會加長，調(diào)節(jié)過程慢； TI 較小，積分 作用增強(qiáng)，這時(shí)可能使系統(tǒng)過渡過程產(chǎn)生振蕩，但可以較快地消除誤差。 c.微分部分 微分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：DPTK dttde)(微分部分的作用主要是抵消誤差的變化，作用強(qiáng)弱由微分時(shí)間常數(shù) TD 確 定 .TD 越大 ，則抑制誤差 e(t)變化的作用越強(qiáng) ，但易于使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩； TD 越小 ,抵消誤差的作用越弱。因而，微分時(shí)間常數(shù)要選擇合適，使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定。 4 2 PID 控制器參數(shù)的整定 用好 PID控制器的關(guān)鍵在于整定好 PID控制器的參數(shù)。 PID控制的主要整定方法有兩類：一類是基于自動控制原理的理論計(jì)算方法，但該類方法需要有一定的理論基礎(chǔ)，計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用較少；另一類是工程整定方法，依據(jù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)及 PID參數(shù)在系統(tǒng)中的作用按一定的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，由于方法簡單在實(shí)際中應(yīng)用較多。 本文采用的是第二種方法。 需要指出的是： PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對控制系統(tǒng)性能的影響通常并不十分敏感，因而參數(shù)整定的結(jié)果可以不唯一。在實(shí)際應(yīng)用中，只要被控過程的主要指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，那么就可以選定相應(yīng)的控制器參數(shù)作為有效的控制參數(shù)。 16 5 MATLAB 介紹 5.1 MATLAB 簡介 MATLAB語言是由美國 New Mexico大學(xué)的 Cleve Moler 博士于 1980 年開始開發(fā)的，原意是 Matrix Laboratory. 1983 年他與 John Little 等用 C 語言合作開發(fā)具備圖形功能的 MATLAB 專業(yè)版。 1984 年成立 MathWorks 公司，專門 從事 MATLAB 的開發(fā)與研究，并正式把 MATLAB 推向市場。 1990年推出以 MS-Windows為運(yùn)行環(huán)境的 PC機(jī)版，提供了與其它高級程序設(shè)計(jì)語言如 C, FORTRAN 等的接口，同時(shí)推出了能進(jìn)行可視化動態(tài)系統(tǒng)仿真的 SIMULINK。特別是 1993 年開發(fā)了在 MATLAB 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)符號計(jì)算的工具包 Symbolic Toolbox 后，又不斷吸收個(gè)領(lǐng)域權(quán)威人士編寫應(yīng)用程序，形成了規(guī)模龐大、開放式的、覆蓋面廣、簡單易用的近 40個(gè)應(yīng)用工具箱。 當(dāng)前的 MATLAB 6.5 及以上的版本， 提供了更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和更完善的應(yīng) 用工具箱，使 MATLAB不僅成為國際控制界應(yīng)用最廣的首選工具， 也成為國際上最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一。 5.2 SIMULINK 簡介 MathWorks 公司于 1992 年推出的 SIMULINK 是 MATLAB 在控制系統(tǒng)仿真領(lǐng)域的新突破，具有 MATLAB 與 SIMULINK 的交互式模型輸入與仿真功能，成為動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的集成環(huán)境，支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性、非線性系統(tǒng)，現(xiàn)在的 SIMULINK 5.0使 MATLAB的功能得到進(jìn)一步的擴(kuò)展，主要表現(xiàn)在 : a.實(shí)現(xiàn)了可視化建模。在 Windows 視窗里，用戶 通過簡單的鼠標(biāo)操作就可建立起直觀的系統(tǒng)模型，并進(jìn)行仿真。 b.實(shí)現(xiàn)了多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換， 如 SIMULINK 與 MATLAB; SIMULINK與 C. FORTRAN; SIMULINK 與 DSP; SIMULINK 與實(shí)時(shí)硬件工作環(huán)境等的信息交換都可以方便的實(shí)現(xiàn)。 c.把理論研究和工程實(shí)際 有機(jī)的結(jié)合在一起。 5 3 SIMULINK 建模方法 SIMULINK 這一名字的含義是相當(dāng)直觀時(shí) 因?yàn)樗^明顯地表明此軟件的兩個(gè)顯著功能 :Simu(仿真 )與 Link(連接 ).SIMULINK為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建 模的圖形窗口，可以利用鼠標(biāo)器在模型窗口上 “畫”出所需的控制系統(tǒng)模型，就象用筆和紙來畫一樣容易，與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。然后利用 SIMULINK提供的功能來對系統(tǒng)進(jìn)行仿真或分析。 SIMULINK 5.0 包含有 Continuous(連續(xù)模塊 )， Discontinuities(不連續(xù)模塊 )、Discrete(離散環(huán)節(jié) )、 Look-Up Tables(查表平臺 )、 Math Operation(數(shù)學(xué)運(yùn)算 )，Model Verification(模型驗(yàn)證 )、 Model-Wide Utilities(模型擴(kuò)展使用 )、 Port& Subsystems(端口與子系統(tǒng) )、 Signal Attributes(信 號屬性 )、 Signal Routing(信號通路 ), Sinks(輸出源 )、 Source(信號源 ). User-Defined Functions(用戶自定義 17 函數(shù) )等子模型庫，每個(gè)子模型 庫中都包含有相應(yīng)的功能模塊，用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。 用 SIMULINK創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從下到上或從上到下的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀 看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。 在定義完一個(gè)模型以后，用戶可以通過 SIMULINK 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進(jìn)行仿真。采用 Scope 模塊和其它的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時(shí)，就可觀看到仿真結(jié)果。除此之外，用戶還可以在改變參數(shù)后來迅速觀看系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 工作空間里做事后處理。 5 4 SIMULINK 建模的具體步驟如下 a.開始準(zhǔn)備。要按 SIMULINK 格式輸入一個(gè)系統(tǒng)模型，則應(yīng)該首先啟動 SIMULINK程序。我們可以在 MATLAB 命令窗口的提示符下鍵入 SIMulink 命令來啟動 SIMULINK程序，這時(shí)就會將 SIMULINK 模型的模塊庫窗口顯示出來， (若 SIMULINK 已經(jīng)啟動，會自動將之調(diào)到前臺 )，同時(shí)還將自動打開一個(gè)空白的模型編輯窗口來建立新的系統(tǒng)模型。 b.畫出系統(tǒng)的各個(gè)模塊。打開相應(yīng)的子模塊庫， 選擇所需要的模塊，拖動到模型編輯窗口的合適位置。 c.給出各個(gè)模塊的參數(shù) 。 各個(gè)模塊中己給出默認(rèn)的模型參數(shù)，要修改模塊默認(rèn)的參數(shù)，則需用鼠標(biāo) 雙擊該模塊圖標(biāo)，這樣就會出現(xiàn)相應(yīng)的對話框進(jìn)一步提示用戶如何修改模塊參數(shù)。 d.畫出連接線。當(dāng)所有的模塊都畫出來之后，則可以接著畫模塊間必要的連線，構(gòu)成完整的系統(tǒng)。模塊間的連線很簡單，只 需 用鼠標(biāo)點(diǎn)按開始模塊的輸出端 (三角符號 )再拖動鼠標(biāo)，到終止模塊的輸入端釋放鼠標(biāo)鍵，則會自動地在兩個(gè)模塊間畫出帶箭頭的連線。 e.指定輸入和輸出端子。在 SIMULINK下允許兩類輸入輸出的信號，若用戶提取系統(tǒng)的線性模型，則需要打開 SIMULINK模塊庫中的 Continuous(連續(xù)模塊 )圖標(biāo)，從中選取相應(yīng)的輸入輸出端子，若 只想對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，則需從“ Source”信號源 )圖標(biāo)中取輸入信號端子，從“ Sinks(輸出源 )圖標(biāo)中取輸出端子即可。 18 6 基于 SIMULINK 的怠速 PID 控制仿真 6.1 仿真模型的建立 本文基于 SIMULINK 的汽車發(fā)動機(jī)怠速 PID 控制仿真系統(tǒng) 下圖 所示。控制對象的模型參數(shù)采用第 3章第 3.3節(jié)的式 (3-8)。系統(tǒng)是在 MATLAB 6.5/SIMULINK 5.0 環(huán)境下，利用 SIMULINK各子模型庫來實(shí)現(xiàn)的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，采用自頂向下 (Top-Down)的模塊化設(shè)計(jì)方法 ，將系統(tǒng)分幾個(gè)小模塊，既 方便設(shè)計(jì)，也使一些界面更美觀、更實(shí)用， 功能更全。系統(tǒng)主要由如下模塊組成 :輸入模塊 (Desired Input, Step, Speed Set Point， Clock 和 Pivot Point For Pendulum)、控韋喘模塊 (PIC)、被控對象模塊 (G1 (s),G2 (s)和 G3(s)、接受模塊 (Scope 和 To Workspace)。上述各模塊由SIMULINK中 Continuous, Math Operation, Ports & Subsystems, Signal Routing, Source, Sinks以及 User-Defined Functions等標(biāo)準(zhǔn)模塊組中元件組成。 圖中的 Step