电子节气门的非奇异快速终端滑模控制.pdf

第44卷第8期湖南大学学报(自然科学版)Vo1．44，No．8

2O17年8月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Aug．2017

文章编号：1674—2474(2O17)08—0070—07DOI：10．16339／j．cnki．hdxhzkh．2017．08．011

电子节气门的非奇异快速终端滑模控制

孟志强，喻文，陈燕东，高信，严国鹏

(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)

摘要：为了提高汽车电子节气门开度控制的响应速度和精确度，研究与设计了一种非

奇异快速终端滑模控制策略．建立了电子节气门控制系统的非线性数学模型；利用节气门阀

片实际开度与期望开度的误差及误差的导数设计非奇异快速终端滑模面和终端吸引子，使

用扩张状态观测器估计开度的一阶导数，设计了不存在奇异控制量且收敛快速的节气门非

奇异快速终端滑模控制器，证明了这种控制器的李雅普若夫稳定性；对4种参考输入信号使

用非奇异快速终端滑模控制和普通滑模控制在MATLAB／simulink中进行了仿真．仿真结

果表明，相比于普通滑模控制方法，非奇异快速终端滑模控制方法具有更短的调节时间和更

小的跟踪误差，在4种参考输入信号的作用下，普通滑模控制器需要1S甚至1．2S的时间

才可基本实现跟踪，且跟踪误差较大，而非奇异快速终端滑模控制器可确保电子节气门开度

在0．1S实现对参考信号的跟踪，且跟踪误差的绝对值小于0．2。，同时冲击扰动信号作用下

的仿真结果表明非奇异快速终端滑模控制器具有较好的鲁棒性．

关键词：电子节气门；非奇异快速终端滑模控制；扩张状态观测器；李雅普诺夫稳定性

中图分类号：TP273文献标志码：A

ANon——singularFastTerminalSlidingModeControl

forElectronicThrottleValve

MENGZhiqiang，YUWen十，CHENYandong，GAOXin，YANGuopeng

(CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)

Abstract：Inordertoimprovetheresponsespeedandaccuracy0fautomotiveelectronicthrottlevalve

openingcontrol，aNon-singularFastTerminalSlidingMode(NFTSM)controlstrategywasdesigned．

Firstly，thenon-linearmathematicalmodelwasobtainedbyanalyzingthenonlinearanddisturbanceofthe

electronicthrottlevalvecontrolsystem．Secondly，aNFTSMsurfaceandaterminalattractorwereconstrue—

tedbyusingtheerrorbetweenelectronicthrottleopeningandthedesiredopeningandthederivativeofthe

error，atthesametime，anextendedstateobserverwasappliedtoestimatethefirstorderderivativeofthe

openingdegree．Meanwhile，aNFTSMcontrollerwithnosingularcontrolandfastconvergencewasde—

signed，w