基于反馈线性化法及最优控制法的共轨喷射系统控制器设计

基于反馈线性化法及最优控制法的共轨喷射系统控制器设计

共轨系统由两个主要回路组成：低压（LP）回路（0.4～1MPa）和高压（HP）回路（柴油机为30～160MPa,汽油机为2～20MPa）。图1为共轨系统原理图。

高压泵将燃料从低压回路泵入高压回路。通过控制流过流量阀的燃料流可以控制轨道压力。燃料喷入气缸之前储存在分配管中。喷射器根据喷射定时和实际轨道压力来确定每个循环所需的燃油量。

共轨喷射系统的控制主要是校准燃料流量、喷射定时、持续时间以及喷射压力。开发了一种用于共轨喷射系统的控制器来保证校准过程更加系统、更加简单。基于图1所示的共轨系统建立了OD共轨喷射模型。该模型包括了一个状态量（轨道压力）和一个控制量（流过流量阀和高压泵的燃油流量）。根据该模型中的状态量及控制量建立了输入对状态反馈线性化控制策略。然而，非线性系统固有的复杂性使得控制较为困难，因此将非线性系统进行线性化转换。在转化非线性系统的过程中，会产生一个虚拟的线性可控系统。

将非线性系统转化为虚拟线性可控系统后，采用了两种线性二次型调节器控制策略对共轨系统进行控制。控制目标是使得轨道压力可以较好地跟随目标压力。通过仿真分析来验证该控制策略的有效性。仿真结果表明，所设计的共轨喷射系统控制器在保证稳定性的前提下，可以显著简化校准过程。

Rivas M. et al.2013 European Control Conference(ECC),17-19 July 2013.

编译：贺蓉