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基于拉蓋爾函數(shù)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(zhí)行器（渦輪增壓器、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、可變氣門正時系統(tǒng)等）的增加而處于重要研究地位，具有各種飽和執(zhí)行器的汽油機成為多輸入、多輸出的非線性系統(tǒng)。已經(jīng)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(shù)，從而影響優(yōu)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(nèi)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(fā)動機模型。提出NMPC以及控制軌跡的參數(shù)化策略，并給出了仿真結(jié)果。

基于參數(shù)化的未來控制軌跡使用NMPC方案，實現(xiàn)了對渦輪增壓汽油機空氣路徑的控制?？刂栖壽E的參數(shù)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(fā)動機模型。在該方法中，將尋找最優(yōu)未來控制軌跡的問題轉(zhuǎn)化為確定一組拉蓋爾多項式的乘法系數(shù)而得到控制軌跡的參數(shù)，提高了系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性。進一步的研究方向為實現(xiàn)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