Системы автоматического управления

Рис. 3.2. Схема двигателя как объект управления

Входные параметры (угол открытия дроссельной заслонки j_ДР, угол опере­жения зажигания q, цикловой расход топлива G_Т и др.) - это те параметры, которые влияют на протекание рабо­чего цикла двигателя. Их значения оп­ределяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управ­ляющими.

Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент М_е, показатель топливной экономичности q_е и токсично­сти отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

Кроме входных управляющих параметров, на двигатель во время его работы воздействуют случайные возмущения, которые мешают управлению. К случай­ным возмущениям можно отнести изменение параметров состояния внешней среды (температура Т, атмосферное давление р, влажность), свойств топлива и масла и т.д.

Для двигателя внутреннего сгорания характерна периодическая повторяемость рабочих циклов. Как объект управления двигатель считается нелинейным, так как реакция на сумму любых внешних воздействий не равна сумме реакций на ка­ждое из воздействий в отдельности. Учитывая, что двигатель в условиях город­ской езды работает на нестационарных режимах, возникает проблема оптималь­ного управления им. Возможность оптимального управления двигателем на не­стационарных режимах появилась с развитием электронных систем управления.

Из-за сложности конструкции, наличия допусков на размеры деталей двигате­ли одной и той же модели имеют различные характеристики. Кроме того, по кон­структивным параметрам (степень сжатия, геометрия впускного и выпускного трактов и т.д.) отличаются и отдельные цилиндры многоцилиндрового двигателя.

Автомобильный двигатель представляет собой многомерный объект управле­ния, так как число входных параметров у него больше одного и каждый входной параметр воздействует на два и более выходных. В таком случае система упра­вления также должна быть многомерной.

Чрезвычайно широкое распространение автомобильных двигателей предо­пределило и большое разнообразие их конструкций. Естественно, это приводит к многовариантности систем управления. Так, если в карбюраторных системах топливоподачи практически не используется электроника, то современные си­стемы впрыскивания топлива создаются только на основе управления элек­тронными системами.

С другой стороны, развитие электронных систем управления может стимули­ровать появление новых конструктивных решений проектируемых двигателей.