【技术实现步骤摘要】
一种基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法
本专利技术涉及柴油机控制
，更具体地，涉及基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法，用于对带有EGR系统与VGT系统的柴油机进行EGR阀开度与VGT叶片开度的协同控制。
技术介绍
随着对发动机动力性、经济性与排放性等综合性能要求的日益提升，增压系统(VGT)与废气再循环系统(EGR)现已基本成为柴油机的标准配置。VGT系统可以根据发动机工况的变化调节叶片开度，从而使发动机的动力性与经济性在各工况下较普通涡轮增压器都有显著提高。EGR系统通过引入部分废气与新鲜空气混合共同参与燃烧，降低气缸内氧浓度与最高燃烧温度，缩短了高温持续时间，从而降低了氮氧化物排放。然而，由于VGT系统与EGR系统均是由废气驱动的，所以二者之间会相互影响。当EGR阀开度不变时，改变VGT叶片开度，不仅会引起涡轮转速与增压压力变化，同时会对进、排气压力产生影响，使流经EGR系统的气体流量变化；而当VGT叶片开度一定时，EGR阀开度变化将会引起排气压力变化，从而改变增压压力，流经...
【技术保护点】
1.一种基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法，包括以下步骤：/n建立面向控制的柴油机空气系统三阶非线性平均值动力学模型，表示为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法，包括以下步骤：
建立面向控制的柴油机空气系统三阶非线性平均值动力学模型，表示为：
将所述三阶非线性平均值动力学模型进行准线性处理，获得柴油机空气系统准线性模型；
根据所述柴油机空气系统准线性模型设计模型预测控制算法，以控制EGR阀开度与VGT叶片开度为目标，使柴油机的增压压力与进气流量达到设定目标值；
其中：
其中，pi表示进气歧管内气体压力，单位Pa；px表示排气歧管内气体压力，单位Pa；Pt表示涡轮机消耗功率，单位W；Pc表示压气机发出功率，单位W；Wxi表述流经EGR系统的气体质量流量，单位kg/s；Wie表示流入气缸内的气体流量，单位kg/s；Wf表示喷油量，单位kg/s；Wci表示流经压气机的气体质量流量，单位kg/s；Wxt表示流经涡轮机的气体质量流量，单位kg/s；ηm表示涡轮增压器机械效率；τ表示与涡轮增压器的时间常数；Wxt表示流经涡轮机的气体质量流量，单位kg/s；Ti表示进气歧管内气体温度，单位K；Tx表示排气歧管内气体温度，单位K；Ta表示大气温度，单位K；cp表示比定压热容；ηt表示涡轮机的等熵效率；μ是常数；γ为空气绝热指数；pa表示大气压力，单位Pa；R表示摩尔气体常数；Vi表示进气歧管容积，单位m3；Vx表示排气歧管容积，单位m3；ηc表示压气机等熵效率；Ar表示EGR阀开度，单位m2；ηv表示柴油机充气效率；N表示曲轴转速，单位rpm；Vd表示柴油机总排量，单位m3；a、b、c、d是常数；分别表示压气机功率、进气歧管内气体压力、排气歧管内气体压力的微分。
2.根据权利要求1所示的方法，其中，对于所述三阶非线性平均值动力学模型，采用多目标遗传算法对压气机等熵效率ηc、涡轮机的等熵效率ηt、柴油机充气效率ηv、进气歧管内气体温度Ti、排气歧管内气体温度Tx和涡轮增压器的时间常数τ进行辨识。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，用于辨识的目标函数表示为：
ηcmin≤ηc≤ηcmax
ηvmin≤ηv≤ηvmax
ηtmin≤ηt≤ηtmax
τmin≤τ≤τmax
Timin≤Ti≤Timax
Txmin≤Tx≤Txmax
其中，x＝[ηcηvηtτTiTx]T，piobj表示标定工况点的进气歧管压力，单位Pa；pxobj表示标定工况点的排气歧管压力，单位Pa；下标min表示对应项的最小值，下标max表示对应项的最大值。
4.根据权利要求1所示的方法，其中，所述柴油机空气系统准线性模型表示为：
其中，系统矩阵A2和输入矩阵B2为：
其中，矩阵A2和矩阵B2中的固定参数项表示为：
矩阵A2和矩阵B2中的时变参数项表示为：
选取进气歧管增压压力与进气流量为输出：
5.根据权利要求4所示的方法，其中，根据所述柴油机空气系统准线性模型设计模型预测控制算法，以控制EGR阀开度与VGT叶片开度为目标，使柴油机的增压压力与进气流量达到设定目标值包括：
步骤S51，经离散化处理，获得不同时刻的柴油机空气系统增量模型，其中：
在第k时刻，将柴油机空气系统准线性模型表示为：
x(k+1)＝A(ρ(k))x(k)+B...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜光，张欣，王跃，刘建华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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