柴油機(jī)VGT 非線性觀測器的設(shè)計與分析

現(xiàn)代柴油機(jī)設(shè)計過程中，要求在增加燃燒效率的同時還要減少排放，而使用渦輪增壓器是滿足這一要求的有效方式?？勺儙缀谓孛嬖鰤浩鳎╒GT）除能增加柴油機(jī)的燃燒效率、減少排放以外，還能夠有效地解決柴油機(jī)運(yùn)行工況范圍較廣導(dǎo)致的渦輪增壓器與發(fā)動機(jī)負(fù)荷不匹配的矛盾，因而得到了廣泛應(yīng)用。在對VGT進(jìn)行控制時，需要建立用來對柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計的觀測器，通過觀測器估計柴油機(jī)進(jìn)氣流量、負(fù)荷等信息，以確定出VGT的理想轉(zhuǎn)速。

VGT觀測器的設(shè)計過程主要分為3步：①構(gòu)建含非線性項的參數(shù)化柴油機(jī)動力學(xué)模型。由于該模型所包含的非線性項使所構(gòu)建的動力學(xué)模型不滿足利普席茨（Lipschitz）條件，因而還需要確定出模型中的非Lipschitz點(diǎn)；②基于所構(gòu)建的柴油機(jī)動力學(xué)模型，構(gòu)造柴油機(jī)的非線性狀態(tài)方程，并對其狀態(tài)可觀性進(jìn)行判斷，獲得保證狀態(tài)可觀性的確定性約束；③利用第1步中確定出的非Lipschitz點(diǎn)，利用數(shù)值線性化技術(shù)建立一個卡爾曼濾波器，并結(jié)合第2步中構(gòu)建的柴油機(jī)狀態(tài)方程來建立一個對柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計的高增益觀測器。在Matlab中，利用柴油機(jī)臺架試驗數(shù)據(jù)對所設(shè)計的觀測器狀態(tài)估計性能進(jìn)行評價，所得到的結(jié)果證實(shí)了所設(shè)計的觀測器的有效性。

Matti Noack et al.2016 IEEE Conference on Control Applications,Buenos Aires 19-22 Sep.2017.

編譯：陳丁躍