Fulltext

Design Of A Continuous Sliding Mode Controller For The Electronic Throttle Valve System

Shibly Ahmed AL-Samarraie

Journal of Engineering مجلة الهندسة
ISSN: 17264073 25203339 Year: 2011 Volume: 17 Issue: 4 Pages: 859-871
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

Lowering the emission, fuel economy and torque management are the essential requirements in the recent development in the automobile industry. The main engine control input that satisfies the above requirements is the throttling angle which adjusts the air mass flow rate to the engine port. Due to the uncertainty and the presence of the nonlinear components in its dynamical model, the sliding mode control theory is utilized in this work for the throttle valve angle control system to design a robust controller for this system in the presence of a nonlinear spring and Coulomb friction. A continuous sliding mode control law which consists of a saturation function, instead of a signum function, and the integral of another saturation function is used in this work. This choice for the control structure will prevent the chattering to occurs but with a certain steady state error. On the other hand, the addition of the integral term will effectively reduce the steady state error according to the choice of its parameters. The simulations result for typical references of the opening throttle angle demonstrate the effectiveness of the proposed controller, especially after the addition of a nonlinear integral term.

من المتطلبات الحديثة في صناعة السيارات هي خفض مستوى الإنبعاثات, الإقتصاد في صرف الوقود و إدارة ونقل العزوم. إن المدخل الأساسي للمحرك والذي يحقق المتطلبات أعلاه هوعن طريق زاوية الخنق والتي تتحكم بمعدل جريان الهواء الداخل للمحرك. إن إستخدام نظرية المسيطر المنزلق لتصميم المسيطر وبوجود الإحتكاك ونابض لاخطي في هذا البحث هو بسبب المعرفة الغير دقيقة للتمثيل الرياضي للمنظومة و وجود عناصر لاخطية فيه. إن قانون المسيطر المنزلق المستمر المقترح هنا يحوي على دالة الإشباع بدل دالة الإشارة ودالة إشباع أخرى للجزء التكاملي للمسيطر. إن هيكل المسيطر الذي تم إختياره سوف يمنع ظهور الإرتجاج (chattering) ولكن مع بقاء خطأ دائمي في زاوية الخنق عن الزاوية المطلوبة. إن إضافة الجزء التكاملي الاخطي للمسيطر سيعمل على تقليل الخطأ الدائمي في زاوية الخنق وتبعا لعناصر هذا الجزء التي يتم إختيارها. إن نتائج المحاكات الرياضية ولزاوية خنق معتمدة تبعا للمصادر تؤكد قابلية و فعالية المسيطر المقترح و خصوصا بعد إضافة الجزء التكاملي الاخطي.

Keywords

Electronic Throttle Valve --- Continuous Sliding Mode Control --- Nonlinear Integral Control