混合动力汽车在开发的过程中会出现发动机剧烈转动和振荡的表现，在这样的振动影响下，会降低离合器接合过程中的混合驱动效率，混合动力汽车的经济属性会降低。在动力源不同的高速度摩擦作用下，离合器的主副动力摩擦盘会出现烧蚀的问题，降低离合器使用寿命，发动机运转也会出现失控的现象。为了能够解决这个问题，需要通过实现发动机气门开度的自动化调节来消除发动机的转动波动。
一、比例-积分-微分模型控制器的基本原理
比例-积分-微分模型控制器（PID）运作过程中的最大优势是在不需要了解被控制对象数学模型的情况下，按照以往的经验调整调节器的参数就能够获得理想的混合动力汽车发动机控制效果。比例-积分-微分模型控制器的结构简单、鲁棒性强，是当前在混合动力汽车发动机控制系统应用最为广泛的一种控制器，比例-积分-微分模型控制器基于负反馈原理下的时域模拟控制计算公式来进行打造，具体如（1）所示。比例-积分-微分模型控制器控制原理如图一所示。比例-积分-微分模型控制器控制基本环节能够消除系统的动力差，但是却无法消除系统的静差，积分环节能够系统过去的静态化差值积分进行消除处理，但是消除动作比较缓慢，在这个过程中会影响到系统的稳定性。微分环节能够实现对系统运行的动态化监控，且在具体实施操作的时候能够根据偏差的变化趋势提前给出控制器的调节作用，优化系统运作。
P（t）=Kp[e（t）＋1/tfe（t）dt＋Td]（1）
（p（t）代表的是输出信号，e（t）代表的是偏差信号，e（t）=u（t）-p（t）、u（t）是给定信号。Kp是比例系数，Tt是积分时间常数，Td是微分时间常数。）
图一：比例-积分-微分模型控制器控制原理
二、发动机转速控制系统
发动机的转速控制间接表现为对发动机转矩的控制，在具体运作的时候需要参考发动机电控节气门开度-转速-输出转矩关系，在这个过程中会形成发动机节气门开度-转速的对应关系。和传统意义上的汽车发动机调速不同的是，混合动力汽车发动机在运作的时候存在混合驱动和行车发电情况，即发动机会同时驱动电机发电和整车运行。为了能够协调彼此之间的关系，发动机转速控制系统在建设的过程中要着重做好以下几个方面的工作：
第一，传统汽车发动机调速系统在运作过程中对突然增加、卸载的荷载极限工作要求不高，混合动力汽车发动机在工况切换的过程中，电动机一般会先切换到空载的状态，由此会使得发动机负载出现突然增加或者减少的情况，甚至还会出现全负荷突然增加或者突然减少的情况，这样的变化对于整个系统的调速装置来说会面临比较多的处理问题，为此，在实施操作的时候需要能够及时采取必要的措施强化启动发动机系统突然增加会突然减少的适应能力。第二，在驻车发电的时候，发动机的转速稳定与否深刻影响驻车发电成效。为了能够保证驻车的稳定性，需要因地制宜的去调整对应的参数，目的是减少因为发动机转速震荡所诱发的系统舒适性恶化问题。第三，混合动力汽车发动机增加了主电动机，在汽车运转的时候能够提升其发动机的惯性。同时，在发动机换挡的过程中，还能够结合发动机的动力中断情况及时调整发动机的转动速度，目的是通过减少发动机的换挡时间来提升整车的动力性，节省系统响应时间。
三、混合动力汽车发动机转速控制参数设定
参数设定是发动机转动比例-积分-微分模型控制器质量的关键，具体是指在发动机转动比例-积分-微分模型控制器形式确定的情况下，通过调整控制器的参数来达到控制混合动力发动机参数的目的。结合发动机运作实际情况，对复杂庞大系统打造精准的控制数学模型是十分困难的，为此，在参数设定的过程中会使用基于响应特性的凑试方法，在整定分析的过程中，实验操作者的个人素质关系到参数设定精准性。凑试法多采用飞升曲线法和临界比例度法，通过手动操作来确保混合动力汽车发动机能够处于一种稳定的状态。给一阶跃输入能够获得阶跃激励响应曲线，即飞升曲线，响应特性飞升曲线的参数具体如图二所示。在曲线最大斜率上做出切线，计算出滞后时间、对象时间常数和比值，之后根据表一的飞升曲线法参数整定经验值获得比例-积分-微分模型控制器参数，验证数字控制器和模拟控制器的关联性。考虑到系统采样周期、控制器运算能力的影响，使用1.2和1.5控制度开展控制器验证，最终发现在控制度为1.5时所获得的控制系统品质最为理想，即在混合动力汽车发动机每分钟转速为1600转，稳定4s后，发动机油门从15%状态增加到25%状态，保持10s后的数值作为试验参数。
上述分析是基于发动机为线性系统的假设，但是在实际操作中，混合动力汽车发动机转速系统是无法呈现出线性运行状态的，还需要根据不同转速、负荷变化来优化PID控制参数。
表一：飞升曲线法参数整定经验值
图二：响应特性飞升曲线的参数整定
四、混合动力汽车发动机转速控制试验
调整系统控制对象为1.4L，直列四缸电子喷射汽油发动机，在完成标定试验之后测量获得55KW发动机的最大功率为每分钟5400r，最大转矩为每分钟3600r。为了能够满足混合动力汽车的要求，就汽车系统发动机做出了对应的改造，包含改装电控节气门、增加断油控制模块。混合动力汽车发动机的下层控制单元，发动机管理系统会执行HCU送出的命令，并就发动机的转动速度、温度信号予以反馈。在混合动力汽车发动机转速控制中使用AVL动态测试仪来对设备进行测试，在节气门开度为20%状态的时候给以阶跃激励，测量之后获得混合动力汽车发动机输出的转速数据。在混合动力汽车发动机没有进行转速控制的时候，发动机转速震荡会表现得十分激烈，超调量每分钟最高能够达到1800转，且在高速运转状态下，混合发动机会产生等幅振荡的数值，恶化了整车的运行条件，混合动力汽车发动机运转噪声也会加大，不利于保证整车运行的安全性和稳定性。而将比例-积分-微分控制算法嵌入到混合动力发动机控制系统中，发动机的转速响应、反应时间、稳定性得到提升，振荡情况得到大幅度改善，每分钟超调量能够达到180转。
结束语
综上所述，文章研究了混合动力汽车发动机比例-积分-微分控制模型，使用飞升曲线法进行了混合动力汽车发动机参数整定，并将比例-积分-微分控制模型广泛的应用在混合动力契合发动机转速控制系统中，取得了良好的成绩。但是从当前发展情况来看，完善后的混合动力汽车发动机在调速的过中仍然会遇到比较大的振荡，系统响应时间比较长，为此，在未来，需要相关人员能够立足实际提出混合动力汽车发动机振荡问题的改进办法，并借助发动机响应特性来对发动机调速系统进行更深入的研究，旨在能够更好的改善混合动力汽车发动机电子调速器的弊端。
【参考文献】
[1]马薇.关于混合动力汽车发动机转速控制策略的相关思考[J].科技传播,2015,7(19):62-63
[2]冯代伟. 串联型液压混合动力汽车的能量管理策略研究[D].电子科技大学,2012.
