一种天燃气发动机用混合器控制方法及系统技术方案

一种天燃气发动机用混合器控制方法及系统，包括如下步骤：获取天然气和空气的基础参数，通过基础参数得到天然气和空气的体积动态模型；通过体积动态模型得到调节误差；通过调节误差得到自适应律；将进入混合器的天然气压力作为控制要素，并通过调节误差以及自适应律得到其控制策略。本申请既解决了天然气供给系统存在压力波动、空气与天然气混合处压力值存在量测误差的问题，又将天然气供给系统存在压力波动对空燃比控制精度的影响抑制在水平γ之下。之下。之下。

【技术实现步骤摘要】
一种天燃气发动机用混合器控制方法及系统


[0001]本申请涉及一种天燃气发动机用混合器控制方法及系统。

技术介绍

[0002]对于以天然气等气体燃料为基础的内燃机，提高其与空气准确以及实时的空燃比至关重要。但是其受到了影响因素非常之多，这对于空燃比的精确控制带来了诸多的不利条件。例如，天然气供给系统存在压力波动，使进入混合器的天然气存在不确定性，影响空燃比的控制精度；用压力传感器测量的空气与天然气混合处压力值存在量测误差，同样影响空燃比的控制精度。此外，空气与天然气混合物的压力一般情况下也有较大的波动，这显然对于空燃比的控制精度存在不利影响。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本申请公开了一种天燃气发动机用混合器控制方法，包括如下步骤：
[0004]获取天然气和空气的基础参数，通过基础参数得到天然气和空气的体积动态模型：
[0005]通过体积动态模型得到调节误差；
[0006]通过调节误差得到自适应律；
[0007]将进入混合器的天然气压力作为控制要素，并通过调节误差以及自适应律得到其控制策略。
[0008]优选的，所述空气的动态模型体积为所述天然气的动态模型体积为
[0009][0010]其中，t是时刻，V
a
(t)是进入混合器的空气体积，V
g
(t)是进入混合器的天然气体积，C
a
是空气流量系数，C
g
是天然气流量系数，A
a
是空气流通面积，A
>g
是天然气流通面积，P
a
(t)是进入混合器的空气压力，P
g
(t)是进入混合器的天然气压力，ΔP
g
(t)是天然气供给系统压力波动量，P
d
(t)是空气与天然气混合处的压力，ρ
a
是空气密度，ρ
g
是天然气密度。
[0011]优选的，所述调节误差为y(t)，
[0012]优选的，取自适应律为其中，是P
d
(t)的在线估计值，是的导数，即对积分得
[0013]取其中，表示P
d
(t)与其在线估计值的误差。
[0014]优选的，天然气压力控制器P
g
(t)为：
[0015][0016]其中，λ
d
为空燃比的理想值，γ为噪声抑制水平。
[0017]优选的，还包括一验证的过程：
[0018]对y(t)取微分
[0019][0020]优选的，选取李雅普诺夫函数
[0021]对V(t)取微分：
[0022][0023]优选的，将天然气压力控制器P
g
(t)以及自适应律带入到当中，得到：
[0024]对该式两侧进行[0，∞]积分，
[0025][0026]优选的，
[0027]另一方面，还公开了一种天燃气发动机用混合器控制方法，还包括如下模块：
[0028]参数获取模块，用于获取天然气和空气的基础参数，通过基础参数得到天然气和空气的体积动态模型；
[0029]数据处理模块，用于通过体积动态模型得到调节误差、通过调节误差得到自适应律；
[0030]控制模块，将进入混合器的天然气压力作为控制要素，并通过调节误差以及自适应律得到控制策略用于天然气内燃机的控制。
[0031]本申请能够带来如下有益效果：本申请既解决了天然气供给系统存在压力波动、空气与天然气混合处压力值存在量测误差的问题，又将天然气供给系统存在压力波动对空燃比控制精度的影响抑制在水平γ之下。
附图说明
[0032]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0033]图1为本申请的控制方式的示意图；
[0034]图2为空燃比调节误差的变化示意图；
[0035]图3为自适应律的变化示意图。
具体实施方式
[0036]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。
[0037]一种天燃气发动机用混合器控制方法，包括如下步骤：
[0038]获取天然气和空气的基础参数，通过基础参数得到天然气和空气的体积动态模型；
[0039]通过体积动态模型得到调节误差；
[0040]通过调节误差得到自适应律；
[0041]将进入混合器的天然气压力作为控制要素，并通过调节误差以及自适应律得到其控制策略。
[0042]本申请实质公开了一种电控燃气混合器鲁棒自适应控制策略，包括计及天燃气供给系统压力波动、空气与天然气混合处压力未知的进入混合器的空气体积、天然气体积动态模型、进入混合器的天燃气压力控制器，如图1所示。
[0043]建立基于天燃气供给系统压力波动、空气与天然气混合处压力未知的进入混合器的空气体积、天然气体积动态模型：
[0044][0045]其中，t是时刻，V
a
(t)是进入混合器的空气体积(m3)，V
g
(t)是进入混合器的天然气体积(m3)，C
a
是空气流量系数，C
g
是天然气流量系数，A
a
是空气流通面积(m2)，A
g
是天然气流通面积(m2)，P
a
(t)是进入混合器的空气压力(kP
a
)，P
g
(t)是进入混合器的天然气压力(kP
a
)，ΔP
g
(t)是天燃气供给系统压力波动量，P
d
(t)是空气与天然气混合处的压力(kP
a
)，ρ
a
是空气密度(kg/m3)，ρ
g
是天然气密度(kg/m3)。
[0046]定义空燃比调节误差y(t)：
[0047]则则
[0048]选取李雅普诺夫函数
[0049]其中其中为自适应律。
[0050]对V(t)取微分：对V(t)取微分：
[0051][0052]取进入混合器的天燃气压力控制器P
g
(t)为：(t)为：
[0053]取自适应律为
[0054]将(5)、(6)代入(4)，可得
[0055]将(7)两边在[0，∞]积分，可得
[0056]移项
[0057][0058]由(8)知，利用上述方法，既解决了天然气供给系统存在压力波动、空气与天然气混合处压力值存在量测误差的问题，又将天然气供给系统存在压力波动对空燃比控制精度的影响抑制在水平γ之下。
[0059][0060][0061]对于控制器(5)的有效性，可以利用公式(1)、(2)、(5)、(6)，在MATLAB/Simulink里搭建数值仿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天燃气发动机用混合器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：获取天然气和空气的基础参数，通过基础参数得到天然气和空气的体积动态模型；通过体积动态模型得到调节误差；通过调节误差得到自适应律；将进入混合器的天然气压力作为控制要素，并通过调节误差以及自适应律得到其控制策略。2.根据权利要求1所述的一种天燃气发动机用混合器控制方法，其特征在于：所述空气的动态模型体积为所述天然气的动态模型体积为所述天然气的动态模型体积为其中，t是时刻，V
a
(t)是进入混合器的空气体积，V
g
(t)是进入混合器的天然气体积，C
a
是空气流量系数，C
g
是天然气流量系数，A
a
是空气流通面积，A
g
是天然气流通面积，P
a
(t)是进入混合器的空气压力，P
g
(t)是进入混合器的天然气压力，ΔP
g
(t)是天然气供给系统压力波动量，P
d
(t)是空气与天然气混合处的压力，ρ
a
是空气密度，ρ
g
是天然气密度。3.根据权利要求2所述的一种天燃气发动机用混合器控制方法，其特征在于：所述调节误差为y(t)，4.根据权利要求3所述的一种天燃气发动机用混合器控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君，薛伟，王健，富文军，王振龙，王明杰，张庆林，于蓬，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：