汽車連桿機械傳動控制系統的設計與實現

衣春波

摘要：隨著我國經濟的高速發展，我國各行各業也呈現出良好的發展趨勢。通過將汽車連桿機械自動節能傳動控制系統設計作為主要研究內容。在運用文獻研究法下，結合相關研究資料，構建基于Smith的傳動控制模型。并分別從控制律與系統硬件兩方面出發，對汽車連桿機械自動節能傳動控制系統進行優化設計，通過運用仿真實驗的方式得出本文所設計的汽車連桿機械自動節能傳動控制系統具有較高的控制品質。

關鍵詞：汽車;連桿機械;傳動控制系統;設計與實現

引言

對汽車連桿機械自動節能傳動控制系統進行優化設計，不僅有助于提高汽車連桿工作的穩定性、安全可靠性，同時對于降低汽車動力輸出損耗、減輕連桿傳動時汽車的震動感均具有積極的幫助作用。利用優化后的汽車連桿機械自動節能傳動控制系統可以對傳統控制方法存在的穩態誤差較大、傳動容易失去穩定等不足進行有效彌補，對于推動我國汽車車體設計制造的可持續發展同樣具有一定現實意義。

1連桿機械自動節能傳動控制系統設計優化的意義

汽車連桿機械是車體中不可缺少的部件，同時也是最為重要的一部分，其主要作用在于可以實現發動機的輸出轉動功能，但由于受到多方面影響，致使汽車連桿機械自動節能傳動特性所存在的動態特性并不相同。從客觀角度而言，將不同荷載下汽車連桿機械自動節能傳動特性進行提取，通過研究，能夠測控汽車連桿機械自動節能傳動。在以往的控制方法中，一般會采取模糊PID法來進行，不過經過實踐可知，這種控制法雖然能夠取得效果，但也存在部分缺陷，出現穩態誤差的概率極大，最終致使控制實際效果無法得到有效提高。基于此，為了達到最佳控制效果，最大限度預防誤差的出現，對汽車連桿機械自動節能傳動控制設計的優化有著重要意義。

2汽車連桿機械自動節能傳動控制系統優化設計分析

2.1控制對象總體建模

目前綠色環保已成發展經濟和科技的追求目標，汽車電池或生物燃料的發展為汽車產業的綠色節能發展提供了支撐，為滿足節能環保的需求，汽車各單元模塊也將逐步向節能環保過渡。對汽車連桿機械傳動控制進行優化的目的在于使汽車整體減震性能、汽車平穩的動力輸出功能及傳動功能得以有效提升。汽車連桿機械的實際工作狀況主要通過處于工作狀態的連桿機械的傳動特性進行反饋，為順應綠色環保的發展趨勢，本文主要對汽車連桿機械自動節能傳動控制系統進行了研究，通過優化設計傳動控制過程實現汽車連桿機械效率及穩定性的有效提高。針對汽車連桿機械需首先完成對其關鍵信息的有效采集和測量（主要包括工作物理環境參量信息），自動節能傳動控制系統的硬件構成則以控制律和控制算法為依據，并結合運用嵌入式和DSP設計技術，通過傳感器模塊的使用完成采集控制集成信息過程，控制指令的加載過程則通過引入中央控制模塊（在DAQ-STC上）實現，控制電路的控制核心板選用了ARM9處理器，由2片SDRAM（寬度為16bit，32M）構成核心控制芯片，同外部設備通過AMBA總線接口相連。為提高自動節能傳動控制過程的穩定性提供基礎支撐，連桿機械的自動節能傳動特征通過敏感元件及相關傳感器設備完成采集后，如何在優化設計控制系統初始階段在系統的信息處理端輸入已采集的機械參數后，使用相關算法（包括LMNN算法及自適應控制）對其進行智能控制處理，接下來通過程序加載器在傳動系統的執行器中輸入處理后形成的相應控制指令，從而使自動控制汽車連桿機械過程得以有效實現，針對自動節能傳動控制對象構建的模型如圖1所示（通過使用Smith模型完成）。

2.1控制律優化設計的實現

在被控對象及相關約束參量模型構建（針對連桿機械傳動控制工程）的基礎上，需對控制律進行優化，針對汽車連桿機械特點，本文結合誤差反饋補償機制提出了一種自動節能傳動控制方法，該方法基于變結構模糊PID，對控制律通過變結構模糊PID控制方法的使用完成優化過程。在該PID網絡中，由t表示任意時刻，輸入層的神經元個數由j表示，由x1，x2，…，xn表示輸入層輸入的連桿傳動力學參量，w1j，w2j，…，wnj表示權重值，控制器的輸出層的辨識參數即為傳動力學參量同權重值分別相乘后的總，具體表達式如下。

汽車連桿傳統控制方式下，輸入特征量在時刻k的表達式如下。

此時自動節能傳動控制的誤差項表達式如下。

在連桿機械控制過程中，不對系統不確定因素進行考慮的情況下的切換控制律表達式如下。

在此基礎上完成在線權值調整過程（使用自適應算法），表達式如下。

優化穩態控制律（通過連桿位移和擺桿傾角進行控制）后的輸出為：

經過上述處理后可使控制律的穩態收斂性得以顯著提高。

2.2硬件設計

在優化設計汽車連桿機械自動節能傳動控制系統的硬件組成部分時，為有效提高信息采集效率，確保采集信息面的全覆蓋且具有較高精準性，本文設計在采集汽車連桿機械自動節能傳動控制系統集成信息中，使用智能的傳感器模塊并搭配使用中央控制模塊，從而有效完成加載控制指令的操作。在控制電路中，作為其最核心的組成部件，控制核心板選用嵌入式結構的S3C2440AARM9處理器，在運用DSP技術下，2片寬度為16-bit的32MSDRAM所構成的嵌入式結構的控制核心板，在AMBA2.0總線接口的作用下，有效連接外部設備從而有效優化汽車連桿機械自動節能傳動控制系統硬件設計，并保障整體硬件結構的有效性、完整性。

3控制系統測試分析

完成仿真實驗平臺的搭建過程，將初始狀態設置為X=（0.120.250.150.45），間隔時間設定為0.2秒，通過實驗平臺自動采集相關參數。將整個實驗過程時間設定為12秒，控制迭代補償設置為20。根據有關規范要求，對控制系統初始參數進行設定，例如θ值為0.5，則μ為1，按照提前設置的仿真參量通過實驗平臺對控制系統的運行性能進行測試，結果顯示，本文所涉及的汽車連桿機械自動節能傳動控制系統不管是收斂性，亦或者是控制精確性都表現良好。在迭代步長為10時，傳統控制方法誤差為0.45N，而采用本次所設計的連桿機械自動節能傳動控制誤差為0.25N;當迭代步長設置為20時，以往傳統的控制誤差為0.33N，而采用本文所設計的控制方法誤差則為0.1N，總體而言，對比傳統控制，本次所設計的汽車連桿機械自動節能傳動控制效果明顯，進一步提高了控制品質。

結語

汽車連桿機械傳動系統的優化控制是實現汽車連桿穩態工作的關鍵，為了提高汽車動力輸出的平穩性和整個汽車減震和傳動的穩定性，需要進行汽車連桿機械的傳動優化控制，結合自適應控制律設計和控制系統的硬件設計，提高汽車連桿機械的傳動控制品質，本文提出一種基于變結構模糊PID和誤差反饋補償的汽車連桿機械自動節能傳動控制方法。構建汽車連桿機械自動節能傳動控制的被控對象模型和控制約束參量模型，采用模糊PID變結構控制方法進行控制律的優化設計，并進行了汽車連桿機械的自動節能傳動控制系統的硬件設計，研究表明，本文設計的控制系統穩定性較高，收斂性較好，控制誤差較低。

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