柴油機VGT 非線性觀測器的設計與分析

柴油機VGT 非線性觀測器的設計與分析

現代柴油機設計過程中，要求在增加燃燒效率的同時還要減少排放，而使用渦輪增壓器是滿足這一要求的有效方式。可變幾何截面增壓器（VGT）除能增加柴油機的燃燒效率、減少排放以外，還能夠有效地解決柴油機運行工況范圍較廣導致的渦輪增壓器與發動機負荷不匹配的矛盾，因而得到了廣泛應用。在對VGT進行控制時，需要建立用來對柴油機運行狀態進行估計的觀測器，通過觀測器估計柴油機進氣流量、負荷等信息，以確定出VGT的理想轉速。

VGT觀測器的設計過程主要分為3步：①構建含非線性項的參數化柴油機動力學模型。由于該模型所包含的非線性項使所構建的動力學模型不滿足利普席茨（Lipschitz）條件，因而還需要確定出模型中的非Lipschitz點；②基于所構建的柴油機動力學模型，構造柴油機的非線性狀態方程，并對其狀態可觀性進行判斷，獲得保證狀態可觀性的確定性約束；③利用第1步中確定出的非Lipschitz點，利用數值線性化技術建立一個卡爾曼濾波器，并結合第2步中構建的柴油機狀態方程來建立一個對柴油機運行狀態進行估計的高增益觀測器。在Matlab中，利用柴油機臺架試驗數據對所設計的觀測器狀態估計性能進行評價，所得到的結果證實了所設計的觀測器的有效性。

Matti Noack et al.2016 IEEE Conference on Control Applications,Buenos Aires 19-22 Sep.2017.

編譯：陳丁躍