柴油机气路系统滑模控制算法应用研究

发布时间：2017-08-21 12:07

  本文关键词：柴油机气路系统滑模控制算法应用研究

  更多相关文章： 缸内条件 气路系统 滑模控制 复合燃烧模式 鲁棒性

【摘要】：缸内条件和喷油参数是决定柴油机缸内燃烧情况的关键因素。对高压共轨柴油机来说,喷油参数的控制被认为是瞬态且精确的。所以缸内条件控制是改善缸内燃烧的重要途径之一,可为先进燃烧模式的应用以及燃烧模式间的平滑切换提供便利。进气阀关闭时刻进气歧管内气体状态决定了缸内气体燃烧前的状态。因此通过复杂的气路系统调节装置实现对进气歧管的压力、温度和气体组分等参数的主动控制,对柴油机燃烧控制和燃烧模式切换控制具有一定的研究价值。以4H柴油机为参考对象,利用GT-Power软件建立了装备外部废气再循环系统(EGR)和可变截面涡轮增压器(VGT)的增压柴油机仿真模型以及装备进气节气门、EGR和VGT的复合燃烧模式柴油机仿真模型。对增压柴油机对象,选择增压压力和空气流量为控制变量,基于二阶滑模控制算法设计了改进超螺旋控制器。对复合燃烧模式柴油机对象,选择进、排气压力和进气氧气组分为控制变量,基于积分滑模控制算法和模型参考滑模控制算法设计了两种滑模控制器。通过GT-Power和MATLAB/Simulink联合仿真的方式对控制器进行控制验证与性能分析。最后利用该联合仿真平台对低温/压燃复合燃烧模式柴油机燃烧模式的滑模切换控制过程进行了仿真。仿真结果表明与独立闭环PI控制相比,滑模控制策略而且具有稳态和瞬态跟踪性能好、抗干扰能力和鲁棒性强、设计参数对工况变化不敏感、切换控制平顺等优点。该新型控制策略可为柴油机复杂先进气路系统参数协同控制和复合燃烧模式切换控制提供设计参考。
【关键词】：缸内条件 气路系统 滑模控制 复合燃烧模式 鲁棒性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 柴油机污染排放物的生成机理12-13
• 1.3 研究目的及意义13-17
• 1.4 国内外发展研究现状17-19
• 1.5 本文主要的研究工作19-21
• 2 发动机建模21-31
• 2.1 柴油机仿真模型21-23
• 2.2 气路系统平均值模型23-28
• 2.3 EGR和VGT的耦合作用28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 增压柴油机气路系统滑模控制31-43
• 3.1 控制系统设计分析31-33
• 3.2 改进二阶滑模超螺旋算法33-36
• 3.3 控制仿真与结果分析36-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 复合燃烧模式柴油机气路系统滑模控制43-59
• 4.1 复杂气路系统模型43-46
• 4.2 积分滑模控制设计46-50
• 4.3 模型参考滑模控制器设计50-53
• 4.4 控制仿真与结果分析53-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 燃烧模式切换仿真59-67
• 5.1 低温燃烧和传统燃烧的主要特征59-60
• 5.2 燃烧模式切换仿真与结果分析60-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 附录 1(攻读学位期间发表论文目录)75-76
• 附录 276-79

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