本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的渦輪增壓汽油機氣路預(yù)測控制

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【摘要】：隨著生活品質(zhì)的不斷提高,人們對汽車的性能要求也不斷提升,希望其具有良好的舒適性,動力性和燃油經(jīng)濟性。在這種背景下,廢氣渦輪增壓發(fā)動機應(yīng)運而生。與傳統(tǒng)自然進氣發(fā)動機相比,廢氣渦輪增壓發(fā)動機能夠利用氣缸排除的尾氣作為動力源對進入氣缸的空氣進行壓縮,從而使燃油燃燒更充分,提高了發(fā)動機的輸出動力,因而逐漸成為了發(fā)動機中的主流產(chǎn)品。廢氣渦輪增壓汽油機氣路內(nèi)部具有節(jié)氣門和廢氣旁通閥兩個執(zhí)行機構(gòu),兩者彼此耦合,控制動作相互影響,且廢氣渦輪增壓汽油機氣路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含有大量map,并存在參數(shù)不確定性等因素,這些問題不但導(dǎo)致很難得到精確的數(shù)學(xué)模型,且給如何有效的控制廢氣渦輪增壓汽油機提出了挑戰(zhàn)。針對上述研究問題,本文設(shè)計了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)測控制算法,并在以扭矩需求為中心的前提下,提出如下控制方案:首先,將期望扭矩通過查找解釋扭矩需求map轉(zhuǎn)換成期望氣缸進氣量,然后,利用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型預(yù)測控制算法在滿足約束的前提下,跟蹤該期望進氣量。對于數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制器的設(shè)計,最重要的是激勵數(shù)據(jù)的選擇,本文通過對渦輪增壓汽油機氣路的詳細分析,選擇了節(jié)氣門開度,廢氣旁通閥開度和轉(zhuǎn)速作為激勵數(shù)據(jù)的輸入;選擇氣缸進氣量,進氣歧管壓強和排氣歧管壓強作為激勵輸出。在控制器設(shè)計的過程中,首先,將獲得的激勵數(shù)據(jù)構(gòu)造成Hankel矩陣,通過最小二乘法得到模型的預(yù)測方程,并利用分離矩陣將預(yù)測方程分離成三個獨立的預(yù)測方程,分離后的預(yù)測矩陣維數(shù)降低了,進而減少了控制器的計算量。然后,設(shè)計了在跟蹤期望進氣量的同時,能夠限制進排氣歧管壓強比,以防止氣缸爆震的代價函數(shù),并利用粒子群優(yōu)化算法(PSO)對代價函數(shù)進行優(yōu)化求解,得到滿足要求的控制率。最后,在發(fā)動機仿真軟件en DYNA上進行了多種工況的離線實驗,并完善了基于d SPACE和x PC-Target的快速原型(RCP)實驗臺架,進行了快速原型實時實驗,實驗結(jié)果表明了所設(shè)計的控制器有著良好的控制效果和實時性。
【關(guān)鍵詞】：渦輪增壓汽油發(fā)動機 氣路控制 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制 粒子群優(yōu)化算法 快速原型實驗
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.171
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 前言12-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題的背景及研究意義13-15
• 1.2 廢氣渦輪增壓汽油機氣路簡介15-17
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 增壓技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 渦輪增壓控制國內(nèi)外現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制理論介紹21-33
• 2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制的構(gòu)成21-26
• 2.1.1 子空間辨識23-24
• 2.1.2 模型預(yù)測控制24-26
• 2.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制算法推導(dǎo)26-32
• 2.2.1 基于子空間辨識的預(yù)測方程26-30
• 2.2.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的MPC控制器30
• 2.2.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制對約束的處理30-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第3章 渦輪增壓氣路分析及子空間預(yù)測模型33-51
• 3.1 渦輪增壓氣路分析33-38
• 3.2 enDYNA發(fā)動機仿真軟件介紹38-40
• 3.3 控制方案及map標(biāo)定40-43
• 3.3.1 控制方案40-41
• 3.3.2 解釋扭矩需求map的標(biāo)定41-43
• 3.4 渦輪增壓汽油機氣路模型辨識及驗證43-49
• 3.4.1 激勵數(shù)據(jù)的選取43-44
• 3.4.2 氣路預(yù)測模型的辨識44-46
• 3.4.3 氣路預(yù)測模型的驗證46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第4章 數(shù)據(jù)驅(qū)動MPC控制器設(shè)計及驗證51-65
• 4.1 渦輪增壓汽油機氣路數(shù)據(jù)驅(qū)動MPC控制器設(shè)計51-58
• 4.1.1 分離發(fā)動機轉(zhuǎn)速51-53
• 4.1.2 分離進排氣歧管壓強53-54
• 4.1.3 增量型數(shù)據(jù)驅(qū)動MPC控制器設(shè)計54-58
• 4.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測控制的求解58-61
• 4.3 離線仿真驗證61-63
• 4.3.1 定轉(zhuǎn)速仿真驗證61-62
• 4.3.2 變轉(zhuǎn)速仿真驗證62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第5章 控制器快速原型實驗驗證65-71
• 5.1 實時仿真平臺搭建65-68
• 5.1.1 xPC-Target的硬件設(shè)置65-66
• 5.1.2 dSPACE的硬件設(shè)置66-67
• 5.1.3 快速控制原型實驗平臺搭建67-68
• 5.2 快速原型實驗驗證68
• 5.3 定轉(zhuǎn)速實驗驗證68-69
• 5.4 變轉(zhuǎn)速實驗驗證69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 全文總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71-72
• 6.2 未來工作展望72-73
• 參考文獻73-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃志輝;陳偉程;吉U，

本文編號：566562