节气门高精度pid算法
摘要：
1.节气门高精度pid 算法概述
2.节气门高精度pid 算法的工作原理
3.节气门高精度pid 算法的优点与应用
4.节气门高精度pid 算法的局限性与改进方向
正文：
一、节气门高精度pid 算法概述
节气门高精度PID 算法，即比例- 积分- 微分算法，是一种广泛应用于工业控制和汽车电子节气门控制领域的闭环控制系统算法。其通过计算目标值与实际值之间的偏差，并根据该偏差生成控制指令，以达到对节气门开度的精确控制，从而实现发动机的稳定运行和优化燃油经济性。
二、节气门高精度pid 算法的工作原理
1.比例控制（P）：根据目标值与实际值之间的偏差，计算出一个比例系数，用以调整节气门的开度。当偏差较大时，节气门开度调整较大，有利于快速消除偏差；当偏差较小时，节气门开度调整较小，避免过度调节。
2.积分控制（I）：根据目标值与实际值之间的偏差的积分值，计算出一个积分增益，用以微调节气门的开度。当偏差存在较长时间时，积分增益会使节气门开度持续调整，消除系统的静差。
3.微分控制（D）：根据目标值与实际值之间的偏差的变化速度，计算出一个微分增益，用以预测系统的变化趋势。当偏差变化速度较快时，微分增益会使节气门开度迅速调整，以减小系统的超调量。
三、节气门高精度pid 算法的优点与应用
1.优点：节气门高精度PID 算法具有较强的鲁棒性和自适应能力，能够实现对节气门开度的精确控制，提高发动机的燃油经济性和排放性能。
2.应用：节气门高精度PID 算法广泛应用于汽车电子节气门控制系统、工业流程控制等领域，对于优化控制系统性能和提高生产效率具有重要意义。
四、节气门高精度pid 算法的局限性与改进方向
1.局限性：在实际应用中，节气门高精度PID 算法可能存在参数整定困难、对非线性系统控制效果不佳等问题。
PID控制原理 自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。 1、开环控制系统 开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2、闭环控制系统 闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。 3、阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入（step ）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。 当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段
来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零
13个基于PID控制器的设计实例 PID 控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元比例P(proportion)、积分单元I(integration)和微分单元D(differentiation)组成。PID 控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID 控制器简单易懂，使用中不需精确 的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 PID 控制的原理及常用口诀总结 基于AT89S51 单片机的PID 温度控制系统设计 本文对系统进行硬件和软件的设计，在建立温度控制系统数学模型的基 础之上，通过对PID 控制的分析设计了系统控制器，完成了系统的软、硬件调试工作。算法简单、可靠性高、鲁棒性好，而且PID 控制器参数直接影响控制效果。 基于ARM 与PID 算法的开关电源控制系统 本文将SAMSUNC 公司的嵌入式ARM 处理器S3C4480 芯片，应用到开关电源的控制系统的设计中，采用C 语言和少量汇编语言，就可以实现一种以嵌入式ARM 处理器为核心、具有智能PID 控制器以及触摸屏、液晶显示器等 功能的开关电源控制系统。 基于DSP 的电子负载：模糊自适应整定PID 控制策略 本系统引入模糊控制理论设计一个模糊PID 控制器，根据实时监测的电压或电流值的变化，利用模糊控制规则自动调整PID 控制器的参数。 基于FPGA 的高速PID 控制器设计与仿真 本设计使用Altera 公司的Cyclone 系列FPGA 器件EP1C3 作为硬件开发平台，对运动控制中常用的增量式数字PID 控制算法进行优化处理，提高了运
汽车巡航系统PID控制器设计 本文中，首先建立了基于PID控制器的巡航控制系统框图如3.3所示。 图3.3 巡航系统PID控制系统框图 Fig. 3.3 The block diagram of ACC PID control system 以参考车速与巡航车实际车速之差E为PID控制系统输入变量，差值E经PID控制器计算，输出节气门开度值，节气门开度输入车辆纵向动力学模型中，输出巡航车实际速度，实际车速作为反馈量形成闭环控制。 （1）汽车结构参数选取 选取的车辆参数如下表3.4所示。 表3.4 车辆结构参数 Tab. 3.4 Vehicle structure parameters 参数符号取值 车辆质量m1250 kg 轴距L 2.5 m 轴距离重心距离f L 1.1 m L 1.4 m 后轴距离重心距离 r C0.379 kg/m2风阻系数d 车轮半径r0.334 m 等效迎风面积A 1.93 m2 发动机转动部件和液力变 I0.11 kgm2 矩器泵轮的有效转动惯量e 前轮转动惯量f I 1.8 kgm2 I 1.8 kgm2 后轮转动惯量 r 减速器传动比o i 4.43 传动系动力传递系数t 0.99 滚动阻力系数f0.02
（2）仿真工况设计 论文设定仿真时间140s，设计了多种仿真工况，包括低速行驶状态下匀加速、匀速，高速行驶状态下匀加速、匀速及匀减速工况。具体描述为初始时刻巡航车静止，前方目标车辆以12km/h起步并以0.8m/s2加速度加速至20km/h，然后以此速度匀速前进30s，在40s时再以1.5 m/s2加速至80km/h，保持80km/h速度匀速前进至120s，最终再以-0.5m/s2匀减速行驶。 汽车巡航系统PID控制仿真模块，它由纵向动力学模块及其控制器模块组成。纵向动学模块包括发动机模块、液力变矩器模块、自动变速器模块以及车辆传动、行驶系及整车运动系统模块。 车辆纵向动力学模块仿真框图 图中，FDJ——发动机子模块； YLBJQ——液力变矩器模快； CD——传递模块； CLDLX——车辆传动、行驶系及整车运动系统模块。 经过不断试验，最终确定出最优的车辆巡航系统PID控制器三个参数为：K p=5；K i=2.5；K d=1。
?PID$01 故障码清除之后的监测状态 ?PID$02 对应所存储的冻结桢的故障码 ?PID$03 燃油系统状态 ?PID$04 计算负荷值 ?PID$05 发动机冷却液温度 ?PID$06 短时燃油修正(气缸列1和3) ?PID$07 长期燃油修正(气缸列1和3) ?PID$08 短时燃油修正(气缸列2和4) ?PID$09 长期燃油修正(气缸列2和4) ?PID$0A 燃油压力计量 ?PID$0B 进气歧管绝对压力 ?PID$0C 发动机转速 ?PID$0D 车速 ?PID$0E 第一缸点火正时提前角(不包括机械提前) ?PID$0F 进气温度 ?PID$10 空气流量传感器的空气流量 ?PID$11 绝对节气门位置 ?PID$12 二次空气状态指令 ?PID $13 氧传感器位置 ?PID$14 — PID$1B传统0到1V氧传感器输出电压(Bx-Sy)及与此传感器关联的短时燃油修正(Bx-Sy) ?PID$1C OBD系统的车辆设计要求 ?PID$1D 氧传感器的位置 ?PID$1E 辅助输入状态 ?PID$1F 自发动机起动的时间 PID$20
?PID$21 在MIL激活状态下行驶的里程 ?PID$22 相对于歧管真空度的油轨压力 ?PID$23 相对于大气压力的油轨压力 ?PID$24 — PID$2B 线性或宽带式氧传感器的等效比(lambda)和电压?PID$2C EGR指令开度 ?PID$2D EGR开度误差(实际开度—指令开度)/指令开度*100% ?PID$2E 蒸发冲洗控制指令 ?PID$2F 燃油液位输入 ?PID$30 自故障码被清除之后经历的暖机循环个数 ?PID$31 自故障码被清除之后的行驶里程 ?PID$32 蒸发系统的蒸气压力 ?PID$33 大气压 ?PID$34 — PID$3B 线性或宽带式氧传感器的等效比(lambda)和电流?PID$3C 催化器温度B1S1 ?PID$3D 催化器温度B2S1 ?PID$3E 催化器温度B1S2 ?PID$3F 催化器温度B2S2 PID$40 ?PID$41 当前驾驶循环的监测状态 ?PID$42 控制模块电压 ?PID$43 绝对负荷值 ?PID$44 等效比指令 ?PID$45 相对节气门位置 ?PID$46 环境空气温度 ?PID$47 绝对节气门位置B ?PID$48 绝对节气门位置C ?PID$49 加速踏板位置D ?PID$4A 加速踏板位置E ?PID$4B 加速踏板位置F ?PID$4C 节气门执行器控制指令 ?PID$4D MIL处于激活状态下的发动机运转时间 ?PID$4E 自故障码清除之后的时间 ?PID$4F 等效比的最大值及对应的氧传感器电压 ?PID$50 来自空气流量传感器的最大流量 ?PID$51 当前车辆使用的燃料类型 ?PID$52 酒精在燃料的百分比 ?PID$53 蒸发系统蒸气压力绝对值 ?PID$54 蒸发系统蒸气压力 ?PID$55 第二个氧传感器的短时燃油修正(Bank 1和Bank 3) ?PID$56 第二个氧传感器的长期燃油修正(Bank 1和Bank 3) ?PID$57 第二个氧传感器的短时燃油修正(Bank 2和Bank 4) ?PID$58 第二个氧传感器的长期燃油修正(Bank 2和Bank 4)
发动机怠速控制的基本方法 1. 引言 发动机怠速控制是指在发动机运行时，保持发动机转速恒定在预设值附近的一种控制方法。在汽车、飞机、船舶等各种交通工具中，发动机怠速控制是非常重要的，它能够保证发动机的稳定运行，提高燃油利用率和驾驶舒适度。 本文将详细介绍发动机怠速控制的基本方法，包括闭环控制原理、传感器信号采集、控制算法以及实施过程中需要考虑的问题。 2. 闭环控制原理 发动机怠速控制是一种闭环控制系统，其基本原理如下： •目标设定：通过设定一个目标转速值，使得发动机在怠速状态下能够保持稳定运行。 •信号采集：通过传感器采集相关参数信号，如转速、进气量、温度等。 •误差计算：将目标转速与实际转速之间的差值作为误差进行计算。 •控制算法：根据误差计算结果，采取相应的控制策略，调整发动机的工作状态。 •执行控制：通过执行器，如节气门、喷油器等，对发动机进行控制调整，使得实际转速逐渐接近目标转速。 •反馈调整：根据实际转速的反馈信息，不断进行误差计算和控制算法的调整，以实现稳定的怠速控制。 3. 传感器信号采集 为了实现发动机怠速控制，需要采集一系列与发动机运行状态相关的参数信号。常见的传感器包括： •转速传感器：用于测量发动机的转速，通常采用霍尔传感器或电磁感应传感器。 •进气量传感器：用于测量发动机进气量的大小，通常采用质量空气流量传感器或节流门位置传感器。 •温度传感器：用于测量发动机冷却水温度、进气温度等参数，通常采用热电偶或热敏电阻。 这些传感器将信号传输给控制系统，并作为闭环控制中误差计算和控制算法的输入。 4. 控制算法 在发动机怠速控制中，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
节气门高精度pid算法 （原创实用版） 目录 1.节气门的概述 2.节气门高精度 PID 算法的原理 3.节气门高精度 PID 算法的优点 4.节气门高精度 PID 算法的应用实例 5.总结 正文 一、节气门的概述 节气门是汽车发动机控制系统中的一个重要部件，主要负责调节发动机进气量，以保证发动机在不同负荷、转速下的最佳燃烧过程。节气门的控制精度直接影响到发动机的性能、燃油经济性和排放。 二、节气门高精度 PID 算法的原理 PID 算法（Proportional-Integral-Derivative，比例 - 积分 - 微分）是一种广泛应用于工业控制系统的闭环控制算法。它根据控制误差的大小、累积和变化率来调整控制量，从而使被控对象达到或维持在期望的状态。 在节气门控制中，高精度 PID 算法通过对节气门开度的实时调整，使发动机进气量与期望进气量之间的误差最小。具体来说，高精度 PID 算法根据发动机转速、负荷等参数计算出期望进气量，然后通过比较实际进气量与期望进气量的误差，来调整节气门的开度。 三、节气门高精度 PID 算法的优点 1.控制精度高：高精度 PID 算法能够实现对节气门的精确控制，从
而保证发动机在各种工况下的最佳性能。 2.响应速度快：相较于传统的节气门控制方式，高精度 PID 算法具有更快的响应速度，能够迅速适应发动机工况的变化。 3.稳定性好：高精度 PID 算法能够对系统误差进行有效补偿，提高了节气门控制系统的稳定性。 4.节能减排：通过精确控制节气门开度，高精度 PID 算法能够降低发动机燃油消耗，减少排放，有利于环保。 四、节气门高精度 PID 算法的应用实例 目前，节气门高精度 PID 算法已广泛应用于各类汽车发动机控制系统中，如电喷发动机、缸内直喷发动机等，为我国汽车工业的持续发展做出了重要贡献。 五、总结 节气门高精度 PID 算法凭借其控制精度高、响应速度快、稳定性好、节能减排等优点，已成为汽车发动机控制系统中的重要技术。
基于PID控制的汽车定速巡航系统设计与试验汽车定速巡航系统是一种能够保持车辆在设定速度范围内自动保持稳 定车速的系统。PID（比例-积分-微分）控制是一种常用的控制算法，它 可以根据当前系统的状态进行调整，并使系统保持稳定的状态。本文将介 绍基于PID控制的汽车定速巡航系统的设计和试验。 首先，我们需要实现测量和控制系统的硬件设计。这包括车速传感器，用于测量当前车辆的速度，并将其作为反馈信号输入到控制系统中。另外，还需要设计一个执行器，例如节气门执行器，控制汽车的加速和减速。这 些硬件组件需要与控制器进行连接，以便能够实现相应的控制操作。 其次，我们需要设计PID控制器。PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。比例部分用于通过比例调整来纠正系统的误差，积分部分用于积累误差并适应系统的变化，微分部分用于预测系统未 来的变化趋势。PID控制器的设计需要根据实际系统的特性进行参数调整，以达到系统稳定控制的目标。 接下来，我们进行系统的试验。首先，我们需要通过实验测量得到汽 车的速度-时间曲线。然后，将测得的速度作为反馈信号输入到PID控制 器中，控制器将根据设定的目标车速和当前的反馈信号调整执行器的操作，以实现保持车速稳定的目标。在试验中，我们可以通过车速表或者车载仪 表板上的车速显示来观察系统的效果。 在试验过程中，我们还可以对PID控制器进行参数调整和优化。通过 调整PID控制器的比例、积分和微分参数，可以改变系统的响应速度和稳 定性。例如，增加比例参数可以提高系统的快速响应能力；增加积分参数
可以降低系统对干扰的敏感性；增加微分参数可以改善系统的稳定性。通 过不断调整参数，我们可以找到最优的PID参数，以实现最佳的控制效果。 综上所述，基于PID控制的汽车定速巡航系统设计和试验包括了硬件 设计、PID控制器设计和参数调整三个主要步骤。通过合理设计和优化 PID控制器，我们可以实现车辆稳定巡航的目标，提高驾驶的舒适性和安 全性。
基于PID算法的汽车巡航系统研究 毕强 【摘要】设计了基于freescale单片机的汽车巡航系统控制器,它能够判断设定车速和实际车速之间的差值,采用PID控制算法,对发动机节气门开度进行闭环控制。设计了CAN总线接口,方便系统与其它车载电子系统的通信和信息交换。该控制器结合适当的执行结构,就可以自动保持车辆的定速行驶,减轻了驾驶疲劳,提高了车辆的安全性。%Aimed at the security and the comfort capability request, the car crmse system t Gt：5） based on tree scale single chip was designed. The system estimate the difference of the set car speed and the actual car speed, adopt the PID arithmetic, control the valve of the accelerograph in closed loop. And the CAN bus interface was designed, make the communication with other electronic system on the car conveniently. This system can keep the car speed automatically, lighten the drive tire, and improve the security of the car. 【期刊名称】《九江职业技术学院学报》 【年(卷),期】2012(000)002 【总页数】4页(P12-14,9) 【关键词】巡航控制;PID算法;Freescale单片机;CAN总线 【作者】毕强 【作者单位】九江职业技术学院,江西九江332007
基于XC16X单片机的电子节气门控制策略研究 于洪洋;祖英利;刘国庆;吕英军;丁吉 【摘要】A mathematic model of the electronic throttle is built and nonlinear analysis is made, and the cause of difficulty in controlling it is found. Intelligent fuzzy PID compound controller is designed and control strategy is proposed, application XC16X single-chip in throttle control is described in the paper. The effect of control with the front and rear electronic throttle before and after using the control algorithm with oscilloscope is compared. The results show that without the control algorithm, position of throttle has obvious step and overshooting phenomenon, whereas with the fuzzy intelligent PID algorithm and control strategy, the step and overshooting of throttle is basically eliminated.%建立电子节气门数学模型并进行非线性分析,找到了其难于控制的原因.设计了模糊智能PID复合控制系统,提出了控制策略,阐述了XC16X单片机在节气门控制中的应用.利用示波器对比了增加控制算法前、后电子节气门控制效果.结果表明,不加控制算法时节气门位置有明显的阶跃现象和超调现象,而增加模糊智能PID算法和控制策略以后,节气门的阶跃和超调现象均基本消除. 【期刊名称】《汽车技术》 【年(卷),期】2011(000)007 【总页数】5页(P27-31) 【关键词】电子节气门;控制策略;单片机
节气门高精度pid算法 摘要： 1.节气门高精度pid 算法概述 2.节气门高精度pid 算法的工作原理 3.节气门高精度pid 算法的优势与应用 4.节气门高精度pid 算法的实际应用案例 正文： 一、节气门高精度pid 算法概述 节气门高精度PID 算法，即比例- 积分- 微分算法，是一种广泛应用于工业控制和汽车电子节气门控制领域的算法。它通过计算目标值与实际值之间的误差，然后根据误差的大小和变化速度，实时调整控制量，使实际值快速、精确地达到目标值。 二、节气门高精度pid 算法的工作原理 1.比例控制：当系统出现偏差时，比例控制器会根据偏差的大小，产生一个相应的控制量，使实际值向目标值靠近。比例系数越大，控制系统对偏差的响应越快，但可能导致系统震荡。 2.积分控制：积分控制器会根据系统偏差的累积值，产生一个控制量，以消除系统的静差。当偏差存在时，积分控制器会持续产生控制量，使实际值逐渐接近目标值。积分时间常数越大，控制系统对长时间存在的偏差越敏感，但过大的积分时间常数可能导致系统响应变慢。 3.微分控制：微分控制器根据系统偏差的变化速度，产生一个控制量，以
预测系统的未来变化趋势。当偏差变化速度较大时，微分控制器会产生较大的控制量，使实际值快速跟随目标值。微分时间常数越大，控制系统对偏差的变化速度越敏感，但过大的微分时间常数可能导致系统出现震荡。 三、节气门高精度pid 算法的优势与应用 1.优势：节气门高精度PID 算法具有较强的鲁棒性和自适应能力，能够实现对节气门位置的精确控制，提高发动机燃烧效率，降低排放，提升驾驶舒适性。 2.应用：节气门高精度PID 算法广泛应用于汽车电子节气门控制、工业过程控制、机器人控制等领域。 四、节气门高精度pid 算法的实际应用案例 1.汽车电子节气门控制：现代汽车发动机的电子节气门系统采用高精度PID 算法，实现对节气门位置的精确控制，以满足不同工况下的空气需求，提高发动机性能和燃油经济性。 2.工业过程控制：在工业生产过程中，如温度、压力、流量等控制变量，可以采用节气门高精度PID 算法进行精确控制，以保证生产过程的稳定性和产品质量。
某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析 某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析 电子节气门是控制发动机进气的一个关键元件，在发动机运行过程中，控制它的开关状态可以调整进气量，从而保证燃油的完全燃烧，提高发动机的燃油效率。然而，由于使用环境的复杂性和传感器的误差等因素的影响，对电子节气门的控制存在一定的难度。因此，本文将介绍一种基于模糊控制的PID控制系统，对某型电子节气门的控制进行仿真分析。 一、电子节气门的影响因素 电子节气门受到以下影响因素的影响： 1. 油门踏板的角度：油门踏板的角度越大，电子节气门的开度也越大，从而调整进气量。 2. 发动机转速：发动机转速受到电子节气门的控制，越高的转速需要更多的进气量。 3. 发动机负载：发动机负载越大，需要更多的进气量。 4. 环境温度和气压：环境温度和气压的变化对电子节气门控制也有影响，例如在寒冷的冬季，需要更多的进气量。 二、 PID模糊控制系统及其原理
PID控制系统是一种常见的控制方法，常用于控制机械、电气 和化工过程等领域。在PID控制系统中，需要调整的参数有 三个：比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D），它 们用来控制系统的性能和响应速度。PID控制器的输出值与系 统误差的比例有关，也与误差的积分和微分值有关。 模糊控制是一种智能控制方法，在控制物体的过程中，使用谓词语言描述，以及专门的控制规则，通过设置合适的控制规则，使系统能够自动适应不确定性和模糊性。 综合使用PID控制和模糊控制方法，可以有效地解决系统存 在的不确定因素和模糊性问题。 三、某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析 本文设计的模糊PID控制系统由前馈、反馈和控制部分组成。其中，前馈部分根据输入信号调节节气门的开度；反馈部分使用传感器回传电子节气门的开度和发动机转速信息，实时调整前馈部分的控制信号。 在此基础上，使用模糊控制算法，根据油门踏板角度、发动机转速、环境温度和气压等因素，产生模糊控制信号，从而实现更为精确的控制。 仿真结果表明，采用模糊PID控制系统可以提高电子节气门 控制的精确度，减小控制误差，优化控制效果。同时，系统具有一定的鲁棒性和适应性，能够自适应不同环境下的控制需求，
汽车控制系统中PID控制算法的优化研究 随着技术的不断进步，汽车控制系统的精度和准确性也在不断提高。PID控制 算法是汽车控制系统中最为常用的控制算法之一，其具有简单易懂、控制效果稳定等优点，被广泛应用于汽车的油门、转向、刹车等方面。本文将从PID控制算法 的原理入手，阐述其优化研究的具体方法和应用情况。 一、PID控制算法的原理 PID控制算法是一种比较常见的闭环控制算法，其核心是通过比较被控对象的 实际输出值和期望输出值之间的误差，并根据误差值来计算控制量，从而实现对被控对象的精准控制。PID控制算法的具体实现可以分为三个部分：比例控制、积分 控制和微分控制。 1.比例控制：比例控制是指控制器输出量与误差量成比例的控制方式。比例控 制是PID控制算法中最基本的部分，其作用是使被控对象根据误差的大小快速做 出反应，适用于控制快速响应的系统。 2.积分控制：积分控制是指控制器输出量与误差量的积分值成正比的控制方式。积分控制的作用是在比例控制的基础上，消除系统存在的静态误差，适用于控制稳态精度要求较高的系统。 3.微分控制：微分控制是指控制器输出量与误差值的变化率成正比的控制方式。微分控制的作用是在比例控制和积分控制的基础上，避免系统产生超调和振荡，适用于对系统动态响应的精度要求较高的系统。 二、PID控制算法的优化研究 PID控制算法的优化研究是汽车控制系统领域的一个热点问题，其目的是提高PID控制算法在汽车控制系统中的控制精度和鲁棒性。PID控制算法的优化研究主 要包括以下几个方面：
1.参数整定优化：PID控制算法的控制效果受到PID参数设计的影响，参数整 定优化是指通过对PID参数进行调整，优化控制算法的响应速度和稳定性。在汽 车控制系统中，PID参数的整定优化可以通过优化算法、试验仿真和直接实验等多 种方式进行研究。 2.模型预测控制：模型预测控制是一种基于模型的优化控制方法，通过对汽车 动力学模型进行建模和仿真，预测系统的控制状态和响应特性，并根据预测结果来优化控制算法。模型预测控制在汽车底盘控制、发动机控制和电动汽车控制等方面已有广泛应用。 3.智能控制算法：智能控制算法是指通过人工智能、神经网络、模糊控制等技术，来优化和改进PID控制算法。智能控制算法具有自适应性、鲁棒性和对非线 性系统的适应性等优点，尤其适用于控制复杂系统。 三、PID控制算法的应用情况 PID控制算法在汽车控制系统中的应用非常广泛，涵盖了汽车底盘控制、发动 机控制、电动汽车控制和自动驾驶等多个领域。以下是几个典型的应用案例： 1.底盘控制：汽车底盘控制是指通过对车轮的转向、油门和制动等参数的控制，实现汽车行驶过程中的稳定性和安全性。PID控制算法在汽车底盘控制中被广泛应用，其中最为重要的应用包括ABS制动系统和ESC车身稳定控制系统等。 2.发动机控制：发动机控制是指通过控制燃油供给、点火、气门开启等机件， 实现汽车发动机的有效工作和降低排放。PID控制算法在发动机控制中的应用包括 发动机怠速控制、节气门控制、发动机控制参数的整定等。 3.电动汽车控制：电动汽车的控制主要包括电驱动、能量管理和电池管理等方面。PID控制算法在电动汽车控制中的应用比较广泛，其中包括电机转矩控制、电 池系统的充放电控制等。
基于GPC-PID算法的汽车电子节气门控制系统设计 沈刘晶;仇成群 【摘要】提出了利用GPC算法与增量式PID算法相结合的方法对节气门控制系统进行优化,依据节气门数学模型建立True Time的电子节气门控制仿真模型.通过仿真实验,对超调量、稳态误差等指标进行分析,分析得到该设计能使系统具有相对较 短的响应速度、较小的误差、较高的稳定性,达到了电子节气门控制系统的设计要求. 【期刊名称】《机械工程师》 【年(卷),期】2017(000)004 【总页数】2页(P59-60) 【关键词】电子节气门;预测模型;GPC-PID;仿真 【作者】沈刘晶;仇成群 【作者单位】盐城师范学院新能源与电子工程学院,江苏盐城224051;盐城师范学 院新能源与电子工程学院,江苏盐城224051 【正文语种】中文 【中图分类】TP273 汽车电子控制技术的产生意味着汽车控制技术从传统的机械控制向着电子信息技术控制转变。德国博世（Bosch）、美国德尔福（Delphi）、日本电装（Denso） 等公司研制的电子节气门（Electronic Throttle）在综合控制性能上处于世界领先地位[1-3]。国内还没有比较成熟的电子节气门控制技术。国内高校，如清华大学、
北京理工大学等[4-8]已经对这些技术进行研究探索并取得了一定的成果，但是要将成果应用到生产中还有待进一步的深入研究。文中分析了影响电子节气门控制的非线性因素，汽车电子节气门控制技术的关键就是寻找一种适用的控制算法。文中设计了基于广义预测控制GPC（Generalized Predictive Control）的增量式PID （Proportion Integration Differentiation）算法的仿真模型，通过仿真试验得出相关控制结果，验证设计效果。 电子节气门主要由控制单元、加速踏板、节气门体和与电子节气门内部相互连接的数据信息总线构成。 在电子节气门控制系统中，加速踏板仅具有一个提示的作用，详细的控制方案和方法将由电子节气门控制系统中的控制器根据发动机的状况、整车的运行状况、汽车运行时的内部外部情况等决定。电子节气门控制器是电子节气门控制系统中的核心部分，汽车的加速踏板、汽车的运行工况、发动机的情况的信号以及节气门开度位置变化的信号都会被电子节气门控制器接收。电子节气门控制器根据接收到的信息综合分析计算，得出一个节气门最优开度信号，将该信号传输给控制电动机，驱动控制电动机将节气门的开度调整到控制器所计算的开度位置，同时节气门位置传感器又将此时节气门开度的位置反馈给控制器并调整了发动机的运转情况。就是不断地重复这样的控制流程，从而使得汽车以最佳的状态在行驶。电子节气门具有复杂性、非线性、时变性等特点，在系统的机械结构中存在复位弹簧非线性、摩擦力非线性和齿间缝隙非线性等三类非线性因素，影响着系统的精确控制。 PID控制器凭借其结构简单、灵活的算法和易于调整参数等优点被广泛应用于工业控制中。在汽车行驶过程中电子节气门控制系统控制着发动机的运行，然而运行中的发动机是一个复杂的非线性系统，因此如果在电子节气门控制系统中单单只用PID控制算法的话，控制器不能适应外界因素的变化从而会影响控制器的稳定性、响应精度和速度，为了解决这种情况，运用GPC算法控制。PID控制器一般有两
首先定义速度偏差-50 km/h ≤e （k ）≤50km/h ，-20≤ec （i ）= e （k ）- e （k-1）≤20，阀值e swith =10km/h ，∂throttle 为油门当前的控制量，∂brake 为刹车当前的控制量 设计思想：油门控制采用增量式PID 控制算法，输入量为e （k ）、e （k-1）、e （k-2）和u （k-1）（上一时刻的输出量），输出量u （k ）为油门控制量（油阀）；刹车控制采用模糊控制算法，输入为e （k ）和ec （i ），输出量为刹车控制量；最后通过选择规则进行选择。 选择规则： -50 km/h ≤e （k ）<0 ① e （k ）>- e swith 选择油门控制 ② e （k ）≤- e swith 若∂throttle ≠0先选择油门再从新进行选择 若∂throttle =0选择刹车 0
汽车电子节气门的终端滑模控制器设计 贺韶东;焦晓红 【摘要】By aiming at the control target of high accuracy high dynamic quality and considering the intrinsic nonlinear parameter perturbation and external disturbance uncertainties an exponential terminal sliding mode controller is designed for automobile electronic throttle position servo system.In order to render the system to convergence to the equilibrium point in finite time when the system is in sliding mode an exponential terminal hypersurface is selected as the sliding surface.Terminal reaching law is choosed as the reaching law which further improves the rapidity of system.The validity of the designed controller is verified through compari⁃son with the existing method of sliding mode control effect.The results show that the controller designed in this paper guarantee the rapidity and strong anti⁃interference ability of the system.%针对汽车电子节气门位置伺服系统高精度、高动态品质的控制目标，并考虑到系统中存在的本征非线性和参数摄动及外部扰动的不确定性，研究了指数型终端滑模控制器设计。为使系统处于滑动模式时有限时间收敛至平衡点，滑模面选取为指数型终端超曲面；趋近率采用终端趋近率，进一步提高系统的快速性。控制器的有效性通过与现有滑模控制方法作用效果的对比得到验证，仿真结果表明本文设计的控制器快速性好，抗干扰能力强。 【期刊名称】《燕山大学学报》 【年(卷),期】2015(000)002
针对大惯性工业对象，设计了一种新的自适应调节器控制算法并使用于工业温度控制系统中。实验结果表明，利用人工智能算法和PID自适应算法的有机结合，可以使温度控制曲线在不同的阶段平滑过渡，使系统控制过程达到最优。 由于PID调节器规律简单、运行可靠、易于实现等特点，PID控制器仍是目前工业生产过程控制系统中使用最广泛的一类控制器。然而，随着工业过程对控制性能要求的不断提高，传统的PID算法已不能完全满足生产实际的要求。为此不少学者在现代控制理论的基础上建立了一些新的控制算法［１，２］及PID参数的自动整定方法［３］，但许多算法在工程使用过程中比较复杂，特别对于多段温度控制系统，在升降温过程中会出现振荡等现象。为此，将常规PID控制器和自校正算法相结合并利用人工智能系统使其在系统状态变化的每一时刻自动调节PID参数，让控制过程时刻处于最优状态是每个编程人员都力争实现的。为了达到这种目的，笔者利用改进的Z－N算法和人工智能结合，完成PID参数的初始值设定，利用测量误差改变调节器步长的方法实现PID参数的自动整定，在大型加热炉的多段温度曲线控制中取得了非常满意的效果。 1利用Z－N算法获得PID参数的初始值 Ziegler Nichols方法(简称Z－N算法)是基于简单的被控过程的Niquist 曲线的临界点计算PID参数初值的方法。它采用的整定准则是要求系统的暂态过程衰减率为0.75，其最大优点是计算方法简单，使用方便。但实际过程中，许多工业对象对自动控制系统的要求各不相同，生产过程的暂态衰减率不同于0 75。因此，本文采用修正的Z－N整定方法，即利用4∶1的衰减比性能准则获得PID参数的初始值。 给系统施加一阶跃输入U(可取U为40%功率)，由于温度控制系统有一S 形响应曲线，可以利用一阶延时系统进行近似： U(s)／T(s)＝Ke－τs/(1+Ts) 假如温度达到50%和75%时所用的时间分别为：t1、t2，如图1—1。则根据Z－N调谐器调谐准则：
目录 摘要 1 前言 2 第一章电子节气门控制原理 3 第一节电子节气门国内外的研究现状 3 第二节电子节气门发展趋势与应用车型 3 1.2.1电子节气门发展趋势 3 第三节电子节气门控制系统的基本结构和工作原理 4 1.3.1电子节气门控制系统的基本结构主要包括 4 1.3.2电子节气门控制系统的工作原理 4 第四节电子节气门控制系统分类 5 1.4.1电液式节气门 5 1.4.2线性电磁铁式节气门 5 1.4.3步进电机式节气门 5 1.4.4直流伺服电机式节气门 5 第五节电子节气门的特点 6 1.5.1电子节气门的优点 6
1.5.2电子节气门的缺点 6 第六节电子节气门与传统节气门的区别 6 第七节丰田电控发动机电子节气门故障排除 6 结束语 11 参考文献 12 摘要 介绍电子节气门控制系统的结构系统与故障分析和排除，以及电子节气门基本控制结构、工作原理、及其控制策略，并且运用具体实例和多种车型来结合，通过传统的节气门的弊端指出电子节气门的优势和目前的不足之处。而在种种相比之下可以看出电子节气门的普及是势在必然的。 自21世纪以来，大部分汽车都使用电子油门替换了常规的拉线油门。电子油门通过油门踏板深浅来控制电子信号发出指令使得引擎提供与之匹配的动力。电子节气门，亦称为电子驱动节气门。 关键词：电子节气门控制原理典型故障检修方法 前言 电子节气门在操控技术中是相对容易实现产品化同时具备发展前景的。传统发动机节气门操纵机构采用机械连接方式，应用范畴受到限制并且缺乏精确性。电子节气门通过传感器、微处理器和执行器对节气门进行控制，反应更灵敏，控制更精确，结构简单，非常可靠。
汽车系统动力学一控制4 PID控制的运用场合 跟随控制：按目标值和实际值的偏差，通过调节器计算出输出量，不断进行调幣，直至消除偏差。 例如: PID控制在电控机械门动变速器中用于起步时离合器的控制、巡航控制等。发动机转速/力矩的控制。门动空调温度控制。
PID控制的本质 是一个二阶线性控制器 PID控制的优点: 简单性（直观） 鲁棒性 灵活性 汽车起步时离合器的接合过程 离合器是电控机械自动变速器中十分关键的一个工作部件，其工作质量直接影响到换挡的平顺和车辆起步性能 的好坏，同时也直接影响到车辆的使用寿命。离合器的 起步控制是实现自动操纵的难点O
汽车起步控制的指标 为使汽车顺利起步，完成驾驶员的驾驶总图并尽试减少冲击度和滑磨功，需耍建立如下调节原则： (1)调节发动机转速，使汽车的冲击和滑磨尽可能小，同时避免发动机熄 火； (2)调节节气门开度，保证发动机具有足够的输出转矩； (3)调节离合器接合速度和节气门开度,防止发动机熄火或失速： (4)调卩离合器接合过程，避免滑磨时间过长； (5)依据驾驶员的判断，适时调整离介器接介过程。 发动机转速控制试验 40r t 2" 2ol ----------------- 1 ------------- 1 ------------- 1 0 50 100 150 z/s 采JtJPIDH速控制系统 发动机阶跃响应曲线
PID控制简介 • PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，曲于英算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。 •从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后一超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。 PID控制原理 •模拟PID控制系统原理框图 枳分