柴油機靜態和動態的最優化控制

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柴油機靜態和動態的最優化控制

改進了最優控制問題的數值解架構，因此對于狀態變量的任意一個子集都可以被看作似穩定的量。通過順序地省略壓力動力學、渦輪增壓器慣量和熱動力學，這種架構可以減少渦輪增壓柴油機狀態變量的個數。利用結果優化控制輸入與動態仿真進行比較，對忽略這些動力學元素的影響進行評估。采用一個6氣缸、總體積為8.7L的重型柴油機作為研究對象，采用了可變截面渦輪增壓技術，但并沒有廢氣再循環系統。使用基于物理的燃燒模型，同時結合擴展的氣道均值模型。這種方法為靜態發動機標定和動態發動機優化搭起了橋梁，使它們能夠以某種方式相互聯系。揭示了哪些控制信號可以使用查找表的方式表示。對于其余的動態控制路徑，可以獲得一個最優化前饋表。結果顯示方法選擇的反饋變量是恰當的，并且提供了最優化的參考表。這種方法既考慮了發動機的靜態特性，也考慮了發動機的動態特性，具有著較好的控制性能。同時，由于減少了狀態變量，因此減少了計算量，可滿足控制系統的實時性需求。仿真和試驗結果顯示，系統能夠在保證發動機動力性的同時減少發動機NOx等污染物的排放，而且對于節省燃油也有較為明顯的效果，同時改善了發動機的燃燒狀況，延長了發動機的使用壽命。

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

編譯：王也