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An Adaptive Servo Control Strategy for Automotive Electronic Throttle and Experimental Validation
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资源说明：本文介绍了一种用于汽车电子油门控制系统的自适应伺服控制策略及其实验验证。电子油门控制对于提升汽车的驾驶性、燃油经济性和减少尾气排放至关重要。由于汽车行业的激烈竞争，控制算法软件的控制方案越来越受到重视，同时对硬件的制造公差要求有所放松。因此，电子油门控制系统的控制器设计仍然是一个值得关注的研究领域。
本研究提出的自适应伺服控制策略包括具有自适应增益参数的比例-积分-微分（PID）型反馈控制器、自适应前馈补偿器以及用于摩擦、跛行（LH）和背隙的非线性补偿器。闭环控制器仅使用油门阀位置信息，即利用低成本的低分辨率电位器进行测量。理论证明和分析表明，所设计的油门控制系统能够在与生产偏差相关的不确定参数、外部条件变化、老化以及传动摩擦、回弹弹簧跛行（LH）和齿轮背隙非线性效应不确定参数等情况下，确保快速和准确的油门板角度参考跟踪。此外，本研究还评估了自适应控制器在保持瞬态性能和精度方面的能力，并通过仿真和实验进行了验证。
自适应控制是一种控制理论，在其中控制器参数根据系统性能和外部变化动态调整以提高控制效果。电子油门系统中使用自适应控制可以应对生产过程中的参数偏差、工作条件变化（如温度、湿度、污染）以及长期磨损导致的性能变化。通过实现更精确的油门位置控制，可以显著提高汽车的燃油效率，减少排放，并提高驾驶舒适性和响应性。
研究中提到的摩擦、跛行（LH）和背隙是非线性因素，它们会以不同的方式影响电子油门的性能。摩擦力是由于油门部件之间的接触和相对运动造成的阻力，跛行（LH）指的是在特定条件下油门无法完全关闭或开启的情况，而背隙是指油门机械部件之间的间隙可能导致控制上的延迟或迟滞。这些非线性因素对控制系统的精度和响应时间都有负面影响，因此需要通过补偿来解决。自适应控制策略通过在线调整控制器的增益参数和补偿器来适应这些非线性效应，确保控制系统的稳定性和准确性。
在研究的实验验证部分，通过仿真实验和物理测试来评估所提出的自适应控制策略的效果。仿真能够帮助研究者在不受真实物理条件限制的情况下验证控制器的性能，而物理测试则是在真实的电子油门控制硬件上进行，以确保控制器的理论分析和设计能够在实际应用中得到实现。通过实验验证，可以确定控制系统是否能够在各种操作条件下保持高精度和快速响应，从而确认自适应控制策略的实用性和有效性。
这项研究聚焦于电子油门控制系统的精密位置控制问题，并通过理论分析、仿真和实验验证，提出了一种具有自适应增益调整和非线性补偿的控制策略。这一策略有助于解决在实际应用中遇到的参数不确定性问题，并提高电子油门控制系统的性能，对提升汽车整体性能具有重要意义。
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