【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涡轮增压柴油机气路控制。
技术介绍
1、汽车保有量基数庞大且逐年增长，燃油不充分燃烧产生废气造成的环境污染与人体健康危害、燃油资源过度消耗等问题十分严峻。在环境污染日益严重和能源短缺愈加凸显的双重压力下，提高内燃机燃油消耗率，减少污染物排放是发动机产业势在必行的选择。随着对环境的关注与日俱增，污染物排放法规日渐严格，节能减排和车辆污染防治迫在眉睫，于是研究和发展发动机先进技术成为大势所趋。
2、作为对这一趋势的响应，考虑到柴油机动力性、经济性、环保性等方面的显著优势，汽车制造商针对柴油发动机引入了更广泛的技术解决方案，例如，带有可变几何涡轮增压器(variable geometry turbocharger，vgt)和废气循环阀(exhaust gasrecirculation，egr)的涡轮增压柴油机。近年来，发动机控制单元(ecu)整体计算性能的改进使得柴油机的研究重点已转向现代控制策略。除了严格的排放限制外，发动机控制还必须响应驾驶员的需求扭矩，同时保持尽可能低的油耗。废气再循环降低了最高燃烧温度，从而减少了nox排放。vgt用于控制进气歧管的增压压力，使缸内压力不会超过发动机在高负荷时的峰值压力极限。由于涡轮增压柴油机是典型的多输入多输出(multiple-inmultiple-out，mimo)系统，具有强耦合、时变的动力学特性。由于egr阀和vgt叶片都在废气流中，因此egr流和vgt流之间存在强耦合。进气歧管中泵送新鲜空气的减少导致pm排放增加，而egr气体流量分数降低导致更高的nox排放
3、现阶段针对柴油机气路的控制方法，能够在一定程度上对强耦合强非线性的柴油机气路系统进行控制，但仍存在以下几点问题：
4、1、针对柴油机气路系统强耦合性强非线性的特征，通过机理建模实操困难且后续控制器设计复杂；仅依赖离线数据集面向控制进行建模的方法，反应的系统特性有限。
5、2、柴油机气路的控制要对于瞬态变化、参数摄动、未建模动态以及外部扰动等不确定性具有强鲁棒性，以保证其安全性与可靠性，现有方法在一定程度上回避或者减弱扰动影响，不利于实际设计。
6、3、从工程实现角度来看，如应用pid控制等简单的传统控制方法，虽可行性变强但过多舍弃了柴油机的动力学特征；若以控制精度为目标，如采用线性、非线性模型预测控制策略，算法结构复杂，则会给车载ecu有限的存储能力和计算能力带来过大的负担。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是建立了基于改进投影算法的时变动态线性化数据模型，并采用基于在线数据驱动的滑模控制策略设计了控制器的基于在线数据驱动的涡轮增压柴油机气路滑模控制方法。
2、本专利技术的步骤是：
3、s1、涡轮增压柴油机气路系统的动态线性化
4、设f＝[pin pex]t为系统输出，其中pin、pex分别为进气歧管和排气歧管的压力；设x＝[u1 u2]为系统控制输入，其中u1、u2分别为vgt阀和egr阀的开度，则涡轮增压柴油机的非线性系统表示如下：
5、f(k+1)＝γ(f(k),…,f(k-kε),x(k),…,x(k-kξ)) (1)
6、其中x(k)∈rm，f(k)∈rm，kε和kξ是未知的系统输入输出阶数，是未知非线性函数；
7、设δf(k+1)＝f(k+1)-f(k)为相邻两时刻输出变化，δx(k)＝x(k)-x(k-1)为相邻两时刻输入变化，若系统满足输入输出可控可观、输入满足广义lipschitz条件且对于输入γ(…)偏导数连续，则当|δx(k)|≠0时，系统可以转化为如下cfdl模型：
8、
9、其中为2×2的时变参数矩阵，δx(k)为控制器获取的控制输入变量；
10、s2、设改进投影算法的参数估计准则为
11、
12、其中μ为权重因子，用于惩罚伪偏导估计值过大变化；
13、极小化准则函数(7)，得到
14、
15、将上式推广为不含逆运算的估计算法：
16、
17、其中，η为步长因子，是伪偏导的估计值；
18、s3、数据驱动滑模控制器
19、定义跟踪误差eengine为：
20、
21、对于系统(1)及其紧格式数据模型(2)，设一阶滑模面为
22、σ(k+1)＝pe(k+1) (11)
23、其中p为参数矩阵，e(k+1)＝[eengine(k+1)eengine(k)]t；
24、得
25、σ(k)＝pe(k) (12)
26、结合式(2)、(10)、(11)得
27、
28、其中
29、
30、参数n的引入是为了保证的合理性，为伪偏导估计误差，d为误差集合；
31、其有界过程如下：将式(9)等号左右分别减去结合式(2)得
32、
33、对两边取绝对值
34、
35、其中是|δx(k-1)|的增量函数，其最小值为
36、当η∈[0,1]且μ＞0时，一定存在一个常数s1，满足如下关系：
37、
38、已知则有
39、
40、所以伪偏导估计误差有界，且
41、选取二阶滑模面如下
42、ξ(k)＝σ(k)+βσ(k-1) (19)
43、对控制输入进行如下拆分
44、δx(k)＝δxeq(k)+δxdis(k) (20)
45、其中δxeq(k)为等效控制率，δxdis(k)为不连续控制项；
46、二者表示为
47、
48、
49、m为鲁棒性相关系数，g(ξ(k))是ξ(k)的函数，参数矩阵n的引入保证了动态线性化参数在计算过程中的可逆性；
50、将式(20)代入式(13)，得：
51、
52、将上式与式(21)联立，则有
53、
54、相应的
55、
56、将式(25)、式(26)做差得
57、
58、对上式进行进一步整理得
59、
60、式(22)中的g(ξ(k))是ξ(k)的函数；
61、为保证系统能进入准滑模动态，其表示如下
62、
63、其中，tanh(·)为双曲正切函数，sign(·)为符号函数，α0为调节参数；
64、定义新的关联函数
65本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于在线数据驱动的涡轮增压柴油机气路滑模控制方法，其特征在于：其步骤是：
【技术特征摘要】
1.一种基于在线数据驱动的涡轮增压柴油机...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈虹，张诗奇，胡云峰，王婷婷，张冲，王博，孙耀，宫洵，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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