基于李亞普諾夫函數的渦輪增壓柴油機非線性控制

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基于李亞普諾夫函數的渦輪增壓柴油機非線性控制

提出一種基于李亞普諾夫函數的非線性魯棒控制器。該控制器的增益可保證柴油機系統全域收斂，調節可變幾何渦輪增壓器（VGT）的流量和廢氣再循環（EGR）系統，得到最優的氧氣燃料比。采用專用AMESim仿真模擬器對控制性能進行仿真，結果顯示這種方法有效和實用。

開發出一種基于李亞普諾夫函數非線性魯棒控制的EGR與VGT聯合系統（VGT-EGR），調節空燃比和進氣歧管EGR比率。利用李亞普諾夫函數提供額外的自由度，以提高控制性能，并滿足穩定條件和保證誤差系統的全域收斂性。這種非線性控制方法能夠提高發動機性能。使用4缸柴油機進行仿真試驗，結果表明這種方法有效。此外，基于李亞普諾夫函數控制器也會廣泛應用于實際穩態圖，該圖基于最大燃油經濟性與最低排放的平衡。

隨著對重型載貨車環保要求不斷提高，增加了控制策略的復雜性。開發了基于模型控制關鍵理論的現代燃燒技術，研發了EGR和VGT等技術。與火花點火汽油機相比，壓燃式柴油機在燃油經濟性方面具有顯著優勢，但柴油機很高的NOx排放抵消了這些優勢。因此，汽車發動機的基本性能要求如瞬態響應、燃油經濟性和排放特性相互矛盾，需要在設計的每一個階段慎重權衡。使用EGR-VGT可以避免這種折衷，使供給的新鮮空氣與EGR比率達到要求。擴大進氣歧管EGR比率能夠降低排放，增加空燃比以減少尾氣中的煙塵。

Olena Kuzmych et al. 2013 21st Mediterranean Confere- nce on Control & Automa- tion (MED), Greece- June 25-28, 2013.

編譯：王亮