基于模糊神经网络的HCNG发动机点火控制研究

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随着我国汽车保有量的增加,汽车污染问题日益突出,资源枯竭的形势也更加严峻,因此,探索研究清洁高效的汽车能源备受人们关注。天然气掺氢(HCNG)是一种将天然气和氢气按一定比例混合的新型气体燃料,该燃料充分利用了氢气和天然气两种燃料的优点,是能够有效缓解能源危机以及汽车污染问题的车用燃料之一。本文以HCNG发动机点火系统的控制为背景,主要针对如何控制HCNG发动机点火提前角的问题,采用模糊神经网络的控制方法进行了理论研究、仿真分析和试验验证,并设计了便携式HCNG发动机点火提前角生成装置(简称“便携装置”),为台架试验提供点火提前角的参考值。对神经网络控制和模糊控制进行理论研究,并在BP神经网络的基础上,对神经网络的学习算法加以改进,利用MATLAB软件编辑改进算法神经网络模型的程序。同时,将改进算法的神经网络模型用于HCNG发动机点火提前角的控制。通过与BP神经网络的训练结果进行对比,验证改进算法神经网络的正确性和优越性。在研究神经网络控制和模糊控制的基础上,利用MATLAB软件建立自适应神经网络模糊推理系统(ANFIS)控制模型,选择一定工况下HCNG发动机点火提前角标定试验的数据作为训练样本,实现HCNG发动机点火提前角的模糊神经网络控制。通过对仿真结果进行误差分析,证明了本文的ANFIS模型满足精度要求。以MC9S12XS128单片机为主芯片,设计相应的硬件电路,制作基于模糊神经网络控制的“便携装置”。利用CodeWarriorIDE软件,根据MATLAB软件仿真时ANFIS模型的参数编辑程序,并通过BDM电路完成程序的下载和调试。调试完毕后,给“便携装置”输入HCNG发动机某工况下的参数,它将输出相应的点火提前角。“便携装置”的输出结果与试验数据基本吻合,证明了“便携装置”的正确性和稳定性。利用“便携装置”指导HCNG发动机最佳点火提前角的台架试验。试验前,通过“便携装置”得到试验工况下点火提前角的参考值。试验时,选择参考值附近的点火提前角(间隔1°CA)进行试验,记录并处理试验数据。分析试验结果发现,试验工况下HCNG发动机的最佳点火提前角的试验值与“便携装置”提供的参考值基本一致。
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