基于李亞普諾夫函數(shù)的渦輪增壓柴油機(jī)非線性控制

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基于李亞普諾夫函數(shù)的渦輪增壓柴油機(jī)非線性控制

提出一種基于李亞普諾夫函數(shù)的非線性魯棒控制器。該控制器的增益可保證柴油機(jī)系統(tǒng)全域收斂，調(diào)節(jié)可變幾何渦輪增壓器（VGT）的流量和廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，得到最優(yōu)的氧氣燃料比。采用專用AMESim仿真模擬器對控制性能進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示這種方法有效和實(shí)用。

開發(fā)出一種基于李亞普諾夫函數(shù)非線性魯棒控制的EGR與VGT聯(lián)合系統(tǒng)（VGT-EGR），調(diào)節(jié)空燃比和進(jìn)氣歧管EGR比率。利用李亞普諾夫函數(shù)提供額外的自由度，以提高控制性能，并滿足穩(wěn)定條件和保證誤差系統(tǒng)的全域收斂性。這種非線性控制方法能夠提高發(fā)動機(jī)性能。使用4缸柴油機(jī)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，結(jié)果表明這種方法有效。此外，基于李亞普諾夫函數(shù)控制器也會廣泛應(yīng)用于實(shí)際穩(wěn)態(tài)圖，該圖基于最大燃油經(jīng)濟(jì)性與最低排放的平衡。

隨著對重型載貨車環(huán)保要求不斷提高，增加了控制策略的復(fù)雜性。開發(fā)了基于模型控制關(guān)鍵理論的現(xiàn)代燃燒技術(shù)，研發(fā)了EGR和VGT等技術(shù)。與火花點(diǎn)火汽油機(jī)相比，壓燃式柴油機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性方面具有顯著優(yōu)勢，但柴油機(jī)很高的NOx排放抵消了這些優(yōu)勢。因此，汽車發(fā)動機(jī)的基本性能要求如瞬態(tài)響應(yīng)、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性相互矛盾，需要在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段慎重權(quán)衡。使用EGR-VGT可以避免這種折衷，使供給的新鮮空氣與EGR比率達(dá)到要求。擴(kuò)大進(jìn)氣歧管EGR比率能夠降低排放，增加空燃比以減少尾氣中的煙塵。

Olena Kuzmych et al. 2013 21st Mediterranean Confere- nce on Control & Automa- tion (MED), Greece- June 25-28, 2013.

編譯：王亮