基于拉蓋爾函數的渦輪增壓汽油機空氣路徑非線性模型預測控制

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基于拉蓋爾函數的渦輪增壓汽油機空氣路徑非線性模型預測控制

空氣路徑隨著車輛許多新執行器（渦輪增壓器、廢氣再循環系統、可變氣門正時系統等）的增加而處于重要研究地位，具有各種飽和執行器的汽油機成為多輸入、多輸出的非線性系統。已經證明，模型預測控制可以很好地替代非線性多變量過程控制。

非線性模型預測控制（NMPC）中的一個關鍵因素（即控制信號或控制信號增量）為未來控制軌跡建模。在快速采樣情況下，對于控制步長可能需要大量的參數，從而影響優化和計算。采用基于小波分解的方法可以改善控制的計算效率問題。通過減少預測步長內控制軌跡的自由度來克服上述缺點，也可以通過基于拉蓋爾多項式擴展控制軌跡應用于線性情況來解決。本文將該方法擴展到非線性情況，并應用于渦輪增壓汽油機的空氣路徑控制。提出基于物理的發動機模型。提出NMPC以及控制軌跡的參數化策略，并給出了仿真結果。

基于參數化的未來控制軌跡使用NMPC方案，實現了對渦輪增壓汽油機空氣路徑的控制。控制軌跡的參數化基于拉蓋爾多項式。本研究主要貢獻在于建立了基于物理的非線性發動機模型。在該方法中，將尋找最優未來控制軌跡的問題轉化為確定一組拉蓋爾多項式的乘法系數而得到控制軌跡的參數，提高了系統的響應速度和穩定性。進一步的研究方向為實現控制器實時控制。

Jamil El Hadef et al. 2013 IEEE 978- 1- 4799-2228-4/13.

編譯：王欣欣