一种极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法，首先建立柴油机空气系统面向控制的模型，该模型主要包含进气歧管压力动态方程、涡轮增压器涡前压力动态方程和EGR率动态方程；然后分别为歧管压力、涡前压力和EGR率建立观测器，由各观测器得到对应的误差扰动项；最后设计带扰动观测器的模型预测控制器，该模型预测控制器包括：预测模型、代价函数、滚动优化求解器，模型预测控制器输出控制量积分得到控制输出，再计算得到执行器开度信息输出到控制对象中。本发明专利技术实现了柴油机空气系统的解耦和精准控制，解决了柴油机空气系统传统控制解耦效果不佳，参数标定量大的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法


[0001]本专利技术属于机械传送装置
，具体涉及一种极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]柴油机空气系统决定着进入气缸内做功工质的量、成分(新鲜空气和再循环废弃)和性质，影响着柴油机的燃烧品质。为了追寻更高效的燃烧，柴油机空气系统结构变得越加复杂。目前柴油机空气系统的硬件配置方案比较多的是VGT(可变几何截面增压器)
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EGR(废弃再循环系统)
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TVA(进气节流阀)形式，复杂的结构使得流体运动变得复杂，加上多执行器之间相互影响，高效精准的解耦控制就成为了业内难题。复杂的柴油机空气系统的精准控制对燃烧影响巨大从而对降低油耗和排放起着至关重要的作用。因此如何利用先进智能的控制算法对柴油机空气系统进行精准控制从而保证发动机动力性、经济性以及排放性是研究重点。
[0003]目前，柴油机空气系统控制的方法主要有以下几类：1)传统PID算法：将增压压力和VGT开度构成一条控制回路，EGR率和EGR阀开度构成另一条控制通道。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立TVA
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VGT
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EGR柴油机空气系统面向控制的模型，该模型主要包含：进气歧管压力动态方程、涡轮增压器涡前压力动态方程和EGR率动态方程；步骤2，根据步骤1建立的TVA
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VGT
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EGR柴油机空气系统面向控制的模型，围绕进气歧管压力动态方程、涡轮增压器涡轮前压力动态方程和EGR率动态方程，分别为歧管压力、涡前压力和EGR率建立观测器，由各观测器输出对应的误差扰动项f1、f2、f3；步骤3，根据建立的TVA
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VGT
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EGR柴油机空气系统面向控制的模型以及建立的观测器，设计模型预测控制器，该模型预测控制器包括：预测模型、代价函数、滚动优化求解器；通过预测模型用于得到未来多步的预测迭代方程，带入代价函数进行优化求解，计算出控制序列取第一步控制量输出，并不断进行滚动优化求解，最终模型预测控制器输出控制量积分得到控制输出A
TVA
、A
VGT
和A
EGR
，最后计算得到执行器开度信息输出到控制对象中；A
VGT
为VGT阀有效流通截面积，A
TVA
为TVA阀有效流通截面积，A
EGR
为EGR阀有效流通截面积。2.根据权利要求1所述的极值搜索辅助的柴油机空气系统模型预测控制方法，其特征在于：步骤1中，TVA
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VGT
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EGR柴油机空气系统面向控制的模型表示如下：式中，式中，式中，f1、f2、f3为模型的误差扰动项；η
vol
为充气效率，V
d
为气缸容积，N
Eng
为发动机转速，V
22
为进气歧管容积，p
21
为TVA阀门前压力，T
22
为进气温度，T
21
为TVA阀门前温度，σ1为待标定系数，p
22
为歧管压力，σ2为待标定系数，p3为涡前压力，R为理想气体常数，T3为涡前温度，V3为排气歧管容积，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴义，谢辉，吕宪勇，宋康，江楠，王标，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：