汽油機(jī)渦輪增壓器的非線性觀測(cè)器設(shè)計(jì)

汽油機(jī)渦輪增壓器的非線性觀測(cè)器設(shè)計(jì)

現(xiàn)代汽油機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要目標(biāo)就是減少油耗，其中一個(gè)重要的途徑就是通過(guò)使用渦輪增壓器來(lái)縮減發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸。

渦輪增壓器主要參數(shù)的估計(jì)對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的控制十分重要。提出了一種新的算法，使用發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)中的平均值模型來(lái)估計(jì)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)下游的空氣溫度和壓縮機(jī)上方的空氣流速。建立了1.7L汽油機(jī)渦輪增壓器的非線性Luenberger觀測(cè)器，并通過(guò)分析可知其是漸進(jìn)穩(wěn)定的。利用實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)出觀測(cè)器。試驗(yàn)結(jié)果表明，觀測(cè)器可以采集渦輪增壓器的動(dòng)態(tài)因素，而且其估計(jì)出的渦輪增壓器主要參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。

針對(duì)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子和中間冷卻器建立了各自的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而得到了系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式，兩個(gè)參數(shù)分別為渦輪增壓器的放大壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。在系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了其非線性觀測(cè)器。由觀測(cè)器結(jié)構(gòu)建立了誤差估計(jì)方程。采用利亞普諾夫直接法證明了觀測(cè)器誤差的漸進(jìn)穩(wěn)定性。

通過(guò)對(duì)比一個(gè)4缸渦輪增壓器的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器性能進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)給發(fā)動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速和扭矩的階躍輸入，對(duì)觀測(cè)器進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。將觀測(cè)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，證明了觀測(cè)器設(shè)計(jì)的合理性。

R.Salehi et al.American Control Conference(ACC),17-19 June 2013.

編譯：白鴿