柴油机静态和动态的最优化控制



柴油机静态和动态的最优化控制

改进了最优控制问题的数值解架构，因此对于状态变量的任意一个子集都可以被看作似稳定的量。通过顺序地省略压力动力学、涡轮增压器惯量和热动力学，这种架构可以减少涡轮增压柴油机状态变量的个数。利用结果优化控制输入与动态仿真进行比较，对忽略这些动力学元素的影响进行评估。采用一个6气缸、总体积为8.7L的重型柴油机作为研究对象，采用了可变截面涡轮增压技术，但并没有废气再循环系统。使用基于物理的燃烧模型，同时结合扩展的气道均值模型。这种方法为静态发动机标定和动态发动机优化搭起了桥梁，使它们能够以某种方式相互联系。揭示了哪些控制信号可以使用查找表的方式表示。对于其余的动态控制路径，可以获得一个最优化前馈表。结果显示方法选择的反馈变量是恰当的，并且提供了最优化的参考表。这种方法既考虑了发动机的静态特性，也考虑了发动机的动态特性，具有着较好的控制性能。同时，由于减少了状态变量，因此减少了计算量，可满足控制系统的实时性需求。仿真和试验结果显示，系统能够在保证发动机动力性的同时减少发动机NOx等污染物的排放，而且对于节省燃油也有较为明显的效果，同时改善了发动机的燃烧状况，延长了发动机的使用寿命。

Jonas Asprion et al. 52nd IEEE Conference on Decision and Control December 10-13, 2013. Florence, Italy.

编译：王也