汽车产业的飞速发展为人民的出行带来了极大的便利,但也带来了污染及能源问题,降低发动机的排放、提高其燃油经济性是内燃机工作者的首要任务。电子节气门是控制发动机进气流量的关键部件,发动机电子控制单元根据油门踏板位置等信息调节电子节气门碟片的开度,实现进气流量的控制,最后根据进气流量得到目标的空燃比,进而控制发动机的输出力矩,所以节气门开度的快速精确控制对发动机节能减排至关重要。本设计以博世0280750137型电子节气门为研究对象,搭建了电子节气门数学模型,辨识了模型参数,设计了模型参考自适应非线性三步法控制器,并给出多工况下实验台架验证结果。首先,搭建电子节气门数学模型并离线辨识模型参数。根据电子节气门物理结构和工作原理建立电子节气门电机电压平衡方程和节气门挡板力矩平衡方程,并分析了摩擦、回复弹簧、齿轮箱的非线性;辨识电子节气门参数需要获取电子节气门的开度、角速度,本设计采用双路位置传感器测量方案获取电子节气门开度,降低节气门开度的测量噪声;采用卡尔曼滤波获取平滑的电子节气门角速度;应用双路测量的节气门开度、卡尔曼滤波获取的平滑角速度和并行模糊优化算法离线辨识电子节气门参数,并验证参数的有效性。其次,设计模型参考自适应非线性三步法控制器。电子节气门控制主要存在两大问题:一是非线性问题,包括摩擦的非线性、回复弹簧和齿轮箱的非线性;二是可靠性问题,包括温度等环境因素变化、设备老化等引起的参数变化问题,导致基于模型的控制器设计使用的初始模型参数不满足参数变化时的控制要求。为了解决上述控制问题,本设计搭建了模型参考自适应非线性三步法控制器,其中非线性三步法可以补偿系统的非线性结构并保证系统快速的响应性能,自适应补偿器用来估计并补偿系统的未建模动态,提高系统的跟踪精度。最后,搭建电子节气门实验台架并验证控制器的有效性。本设计搭建了基于MATLAB/dSPACE的实验台架,包括电子节气门、电脑主机、dSPACE、12V车载电源、PCB板,PCB板中包含H桥节气门电机驱动芯片及用于节气门位置传感器供电的12V/5V电源转换芯片;考虑到实际应用中电子节气门期望开度可能为瞬变、慢变、小开度、大开度变化,本设计采用经典的正弦、阶跃、斜坡信号为参考信号,验证控制器的跟踪性能;为了验证空气对节气门挡板有冲击时控制器的有效性,本设计在发动机转动时验证控制器的控制性能。台架实验结果表明,本设计提出的模型参考自适应非线性三步法控制器具有快速、稳定的跟踪性能,满足控制系统设计要求。本课题是在国家自然科学基金青年科学基金项目(61703179)“基于循环的内燃机燃烧过程优化与控制”和吉林省发改委项目(2019C036-4)“燃料电池空气供给系统电子控制器开发及产业化示范”的资助下完成的。