随着人口的快速增长和能源的急剧消耗,节能环保变得越来越重要。在此背景下,人们对汽车发动机系统在燃料效率和低排放方面的性能有了更高的要求。电子节气门(Electronic throttle,ET)系统在实现这一目标中发挥着重要作用。它通过控制进入系统发动机的空气流量来控制空气-燃料混合比,能有效减少环境污染和优化燃料消耗。电子节气门系统由节流阀本体、传感器、齿轮组和控制节气门阀板开度的直流电机等部件组成。电子节气门系统是一个耦合非线性系统,其模型近似于一个真实系统,它的未建模动态问题常常被忽视。传统的线性控制方法很难满足电子节流阀系统的控制需求,因此本文为提高电子节气门系统的闭环性能,提出了一种高阶滑模控制方案。本文的贡献主要体现在以下几个方面:本文考虑了ET系统的控制问题,并提出了一种高阶滑模控制方案。ET系统是一个非线性系统,其模型是实际系统的近似值,所以存在未建模动态。因此,ET系统的一般性能通常受非线性,未建模动态,外部干扰参数变化的影响。下面将分别阐述本文重点。首先,本文利用高阶滑模控制方法来改善ET系统的闭环性能。高阶滑模控制不仅保留了传统滑模控制的主要优点,而且可以用来减少抖振效应,提供更平滑的控制,并且能进一步提高切换延迟精度。文中通过数值模拟和实验验证,对传统的滑模和高阶滑模控制效果进行了对比。实验结果表明高阶滑模控制对于电子节气门的位置跟踪性能有着一定的提高。其次,设计了一种基于观测器的连续终端滑模控制方法,进一步提高ET系统的闭环性能。高阶滑模控制的应用需要更多的系统信息,即ET系统输出的导数和高阶导数,这些信息需要被测量或估计。ET系统仅将其节气门位置信息用于测量,速度信息和加速度需要通过求导数来获得。然而,由于传感器信号的微分通常会放大噪声,从而影响系统控制性能。因此,设计了一个通用的有限时间观测器来估计未知变量和集总干扰。ET系统输出信息和观测器的估计值将用于构造连续终端滑模控制器。控制器确保了系统输出能在有限时间收敛到参考值,并具有平滑的控制行为。