用T-S法控制裝有EGR系統(tǒng)的渦輪增壓式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

渦輪增壓器由渦輪機(jī)和連接在同軸上的壓縮機(jī)組成。渦輪機(jī)從廢氣中獲得能量驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。新鮮空氣和EGR氣流進(jìn)入進(jìn)氣歧管再到氣缸。將燃料直接噴射到氣缸并燃燒，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使曲軸旋轉(zhuǎn)，將熱的廢氣排到排氣歧管。排氣歧管中的部分廢氣通過渦輪機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出，另一部分循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。

采用平均值建模方法建立了一個(gè)七自由度發(fā)動(dòng)機(jī)模型，用來描述進(jìn)、排氣歧管中的氣體質(zhì)量變化、壓力以及燃料氣體比例，第7個(gè)參數(shù)是渦輪增壓器動(dòng)力。由于進(jìn)、排氣歧管中的燃?xì)獗壤灰诇y量，因此可以不考慮這兩個(gè)參數(shù)。同理，氣體質(zhì)量變化也可忽略不計(jì)，因此可以簡化成一個(gè)三自由度模型。使用AMESim軟件與Simulink聯(lián)合仿真驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)模型。

非線性模型的T-S模糊表示法假定能直接控制通過渦輪機(jī)和EGR的氣流。這個(gè)非線性系統(tǒng)及其相關(guān)關(guān)系可用狀態(tài)空間方程表示。通過模糊IF THEN規(guī)則描述T-S模糊動(dòng)態(tài)模型，局部地描繪了非線性系統(tǒng)的線性輸入-輸出關(guān)系。可以使用模糊觀測器設(shè)計(jì)出一個(gè)狀態(tài)反饋模糊控制器。其中，設(shè)計(jì)空氣反饋循環(huán)的目的是控制氣缸中的空氣和廢氣。在實(shí)際應(yīng)用中，只能測量和空氣、廢氣等價(jià)的變量。為減小原輸出和參考輸入之間的誤差，應(yīng)用了非線性李雅普諾夫函數(shù)，其中，使用積分器來減小穩(wěn)態(tài)誤差。由于增廣系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣式三角關(guān)系，因此可以分成兩個(gè)獨(dú)立的部分：控制器增益和觀測器增益。為保證觀測器的收斂速度大于控制器的，可以進(jìn)行極點(diǎn)配置。

InesABIDIetal.2012 20thMediterraneanConference on Control&Automation（MED）Barcelona, Spain,July 3-6,2012.

編譯：倪媛媛