基于模糊控制的渦輪增壓柴油機(jī)空氣路徑確定

發(fā)動機(jī)的控制目標(biāo)是根據(jù)燃油需求和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)新鮮空氣和廢氣再循環(huán)率。目前最常用的柴油機(jī)控制方法是PID控制，但這種控制方法的魯棒性較差。而其它控制方法則都有一個共同的缺點(diǎn)，即無法直接納入性能指標(biāo)和狀態(tài)約束。采用模糊控制方法是目前發(fā)動機(jī)控制領(lǐng)域的新趨勢，該方法可以描述發(fā)動機(jī)的不同狀態(tài)，從而提高發(fā)動機(jī)控制性能。

研究了裝有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)以及渦輪增壓器的柴油機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)建模和控制方法，目標(biāo)是精確控制空氣流量，以此來減少污染物顆粒的排放以及燃油消耗。圖1所示為所研究的柴油機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)。

柴油機(jī)中的壓縮機(jī)和變截面增壓器連在同一根軸上。壓縮機(jī)由渦輪機(jī)來提供動力，而渦輪機(jī)則從廢氣中獲取能量。進(jìn)氣歧管中的新鮮空氣與燃油氣體的混合物被吸入氣缸，與噴入氣缸的燃料混合并燃燒，產(chǎn)生作用在曲柄上的轉(zhuǎn)矩。燃燒后的廢氣則通過廢氣泵進(jìn)入排氣歧管。一部分廢氣通過渦輪排出，另一部分則通過再循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。

基于該系統(tǒng)建立了T-S模糊模型，來表示非線性系統(tǒng)柴油機(jī)。基于T-S模糊模型設(shè)計了模糊觀測器以及控制器。采用兩步法來計算控制器及觀測器的增益。通過單步法對整個設(shè)計過程進(jìn)行了簡化，并給出了單步的控制器及觀測器增益。數(shù)值模擬結(jié)果表明，采用單步模擬控制法可以精確控制空氣流量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

Ahmed Ali S et al.Systems andControl(ICSC),2013 3rdInternationalConference on 29-31 Oct.2013.

編譯：賀蓉