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车辆排气污染物测试技术研究与工程实现

闵永军  
【摘要】: 工况法汽车排气污染物测试技术严重制约着我国I/M制度的实施。本文通过理论与试验研究相结合的方法,重点研究了在用汽车排气污染物ASM和VMAS测试工况控制方面的相关理论、技术和应用问题,研究成果不仅对ASM和VMAS测试工况的控制具有理论意义和工程应用价值,而且对同类其它车辆、发动机试验台的控制也有重要参考价值。 本文构建了工况法汽车排放测试系统,通过汽车在底盘测功机上运行状态的动力学分析,建立了汽车行驶阻力的底盘测功机模型。基于驱动轮转动动态特性相同的原理,建立了汽车惯量电模拟概念,推导了惯量电模拟模型,为汽车行驶阻力的工况法测试和惯量的电模拟提供了理论依据。通过理论分析和试验研究,阐明了风冷电涡流测功器吸收扭矩同时受励磁电流和转速影响,参数非线性、时变和响应速度慢的性能特点,提出了风冷电涡流测功器控制用吸收扭矩的稳态和动态特性模型,为控制方法的研究提供了必要的基础。 设计了ASM和VMAS汽车排放污染物测试工况人机复合控制的具体方案;为降低转速变化对电涡流测功器吸收扭矩控制的影响,提出了测试工况扭矩车速反馈预测补偿解耦控制方案。 应用模糊控制理论和技术,设计并开发了基于P-FUZZY-PI复合控制的ASM测试扭矩控制器;提出了通过规范驾驶操作,应用预测方法适时改变测功器加载扭矩的设定值,解决了惯量电模拟中汽车瞬时加速度测量不准的问题。P+Fuzzy+PI复合控制不仅具有良好的动、稳态性能,而且系统的鲁棒性强,解决了风冷电涡流测功器参数时变和非线性引起的控制难题;预测控制方法的应用明显地提高了惯量电模拟扭矩的实际响应速度和惯量电模拟的精度。 应用预测控制和解耦控制理论和技术,设计并开发了基于DMC,具有模型增益自校正和解耦功能的VMAS测试扭矩控制器。DMC预测控制提高了测功器扭矩控制的响应速度;模型增益的自校正改善了控制的鲁棒性,提高了系统对被测车型和测试条件的适应性;采用车速反馈预测补偿解耦,有效降低了VMAS测试扭矩响应的最大冲击值。 研究了工况法汽车排放测试中测功器加载扭矩的设定及其工程实现的方法。提出了开发大直径工况法汽车排放污染物测试用底盘测功机的机理。开发了基于车轮力传感器的底盘测功机上轮胎滚动阻力(系数)的测试系统,为深入研究轮胎在滚筒上的滚动阻力提供了新方法。 开发了ASM和VMAS汽车排放污染物测试工况控制试验系统,试验结果表明,系统方案合理,总体设计可行,解决了工况法汽车排放污染物测试的核心技术。


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