渦輪增壓柴油機的建模與控制方案

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渦輪增壓柴油機的建模與控制方案

介紹了渦輪增壓柴油機的兩類模型：動態輸入/輸出（I/O）模型和穩態模型。提出了一種渦輪增壓柴油機的建模與廢氣再循環（EGR）控制的方法。開發了I/O模型。對RST多項式I/O控制器進行了計算，結果表明，用該控制器來控制柴油機非常有效，能夠保證柴油機運轉過程輸出性能良好。

現代柴油機通常配備可變幾何渦輪增壓器（VGT）和EGR系統，同時引入從排氣管到進氣管的反饋回路，但這導致一個多變量非線性控制出現問題。以前，該問題的控制方法是采用李亞普諾夫函數非線性控制、最小時間最優控制、自適應控制、魯棒控制、被動設計等。本文用上述不同的控制方法來分別控制一套完全相同的硬件系統，并比較了上述控制方法的綜合性能。

為實現對配備EGR渦輪增壓柴油機的控制，采用VGR迫使空氣進入氣缸，能夠增加發動機的功率密度。渦輪由廢氣的能量驅動，其幾何尺寸是可變的，這有助于調節渦輪效率，以適應發動機工作點。從排氣到進氣管二次反饋路徑基于EGR系統，其由EGR閥門控制。再循環廢氣占據部分進氣口,從而降低燃燒的溫度，因此NOx的排放得到了改善。VGT通常用于控制進氣管的絕對壓力,廢氣循環閥控制進入發動機的空氣流量，本質上構成一個多變量控制。

Silviu Cirstoiu et al. 2013 2nd International Conference on Systems and Computer Science (ICSCS) Villeneuve d'Ascq, France-August 26-27, 2013.

編譯：王亮