柴油機(jī)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的最優(yōu)化控制

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柴油機(jī)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的最優(yōu)化控制

改進(jìn)了最優(yōu)控制問題的數(shù)值解架構(gòu)，因此對(duì)于狀態(tài)變量的任意一個(gè)子集都可以被看作似穩(wěn)定的量。通過順序地省略壓力動(dòng)力學(xué)、渦輪增壓器慣量和熱動(dòng)力學(xué)，這種架構(gòu)可以減少渦輪增壓柴油機(jī)狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)。利用結(jié)果優(yōu)化控制輸入與動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行比較，對(duì)忽略這些動(dòng)力學(xué)元素的影響進(jìn)行評(píng)估。采用一個(gè)6氣缸、總體積為8.7L的重型柴油機(jī)作為研究對(duì)象，采用了可變截面渦輪增壓技術(shù)，但并沒有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。使用基于物理的燃燒模型，同時(shí)結(jié)合擴(kuò)展的氣道均值模型。這種方法為靜態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化搭起了橋梁，使它們能夠以某種方式相互聯(lián)系。揭示了哪些控制信號(hào)可以使用查找表的方式表示。對(duì)于其余的動(dòng)態(tài)控制路徑，可以獲得一個(gè)最優(yōu)化前饋表。結(jié)果顯示方法選擇的反饋?zhàn)兞渴乔‘?dāng)?shù)模⑶姨峁┝俗顑?yōu)化的參考表。這種方法既考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性，也考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，具有著較好的控制性能。同時(shí)，由于減少了狀態(tài)變量，因此減少了計(jì)算量，可滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求。仿真和試驗(yàn)結(jié)果顯示，系統(tǒng)能夠在保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的同時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)NOx等污染物的排放，而且對(duì)于節(jié)省燃油也有較為明顯的效果，同時(shí)改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況，延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

Jonas Asprion et al. 52nd IEEE Conference on Decision and Control December 10-13, 2013. Florence, Italy.

編譯：王也