基于数据驱动的柴油机燃烧过程建模及控制

发布时间：2024-12-10 00:31

　　随着排放法规的日趋严格,中国国五排放标准已经开始执行,下一阶段的国六排放标准也将会逐步执行。对于国六排放标准而言,单一的燃烧控制或者尾气后处理装置都很难满足排放要求。一个可行的技术方案是通过燃烧控制将氮氧化合物（NO_x）的生成量的平均值降低到2g/kwh,然后使用选择性催化还原技术（SCR）及颗粒捕捉器（PDF）等尾气后处理装置对尾气进行进一步处理,从而满足国六排放标准的要求。传统的柴油机燃烧过程控制方法主要是开环标定map和PID控制,难以满足越来越严格的排放法规要求,因此,需要采用先进的控制理论与方法对柴油机的燃烧过程进行精确控制以满足排放法规的要求。柴油机燃烧是一个复杂的过程,涉及物质的分解、燃烧等化学过程,同时涉及燃烧学、传热学、热力学等物理知识;另外,为了提升其经济性、动力性及排放性能,柴油机一般都配有废气再循环（EGR）及涡轮增压（VGT）,这导致柴油机燃烧过程的机理建模非常复杂,同时对柴油机的燃烧过程控制提出了挑战。针对上述问题,本文提出了基于数据驱动的柴油机燃烧过程预测优化控制方法,以实现柴油机扭矩和排放的协调控制。首先,针对柴油机燃烧过程模型的激励...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国外柴油机燃烧控制技术研究现状
    1.3 国内柴油机燃烧控制技术研究现状
    1.4 现阶段存在的主要问题
    1.5 本文主要内容
第2章 数据驱动预测控制算法
    2.1 数据驱动预测控制算法
        2.1.1 数据驱动控制算法的构成
        2.1.2 相关理论知识介绍
    2.2 数据驱动控制算法
        2.2.1 基于子空间辨识的系统预测模型
        2.2.2 基于数据驱动的MPC控制器
        2.2.3 预测控制器对约束的处理
    2.3 本章小结
第3章 柴油机燃烧过程分析与子空间预测模型
    3.1 柴油机燃烧过程分析
        3.1.1 NO_x生成过程
        3.1.2 柴油机输出扭矩
        3.1.3 柴油机燃油消耗率
    3.2 柴油机燃烧过程特性分析
        3.2.1 GT-suite中高精度柴油机燃烧模型介绍
        3.2.2 柴油机燃烧模型动力学分析
    3.3 本章小结
第4章 基于子空间辨识的柴油机燃烧模型
    4.1 线性参变系统输出预测方程
        4.1.1 线性参变系统的描述
        4.1.2 输出预测方程
        4.1.3 核函数形式的输出预测方程
        4.1.4 提取Lu矩阵
    4.2 柴油机燃烧过程预测模型
        4.2.1 激励数据选择
        4.2.2 控制模型验证
    4.3 本章小结
第5章 柴油机燃烧过程控制器设计及仿真验证
    5.1 控制器设计
        5.1.1 柴油机燃烧控制需求分析
        5.1.2 基于数据驱动的MPC控制器设计
    5.2 离线仿真
        5.2.1 ETC工况介绍
        5.2.2 仿真结果分析
    5.3 本章小结
第6章 全文总结
    6.1 全文工作总结
    6.2 今后工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：4015316