汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)核心控制算法

前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1

1.2 基于模型的控制系統(tǒng)設計 2

1.2.1需求分析與控制方案 3

1.2.2模型建立 3

1.2.3控制算法設計4

1.2.4控制性能驗證 4

1.3 非線性控制理論與方法 6

1.3.1反步法 6

1.3.2滑模控制 8

1.3.3反饋線性化 9

1.3.4三步法 11

1.4 模型預測控制 14

1.4.1線性模型預測控制 16

1.4.2非線性模型預測控制 20

1.5 汽油發(fā)動機的關鍵控制問題 22

第2章 渦輪增壓汽油發(fā)動機氣路系統(tǒng)控制算法設計 26

2.1 引言26

2.2 渦輪增壓氣路系統(tǒng)建模28

2.2.1渦輪增壓氣路系統(tǒng)子模型推導 29

2.2.2模型驗證與動力學分析 35

2.2.3渦輪增壓汽油機氣路系統(tǒng)面向控制模型 38

2.3 氣路系統(tǒng)非線性雙閉環(huán)控制 40

2.3.1雙閉環(huán)氣路控制器設計 40

2.3.2外環(huán)控制器設計 41

2.3.3內環(huán)控制器設計 41

2.3.4仿真驗證與分析 44

2.4 氣路系統(tǒng)神經網絡預測控制 49

2.4.1氣路系統(tǒng)協(xié)調控制方案設計 49

2.4.2神經網絡預測模型建立 50

2.4.3氣路系統(tǒng)協(xié)調控制器設計 58

2.4.4目標函數(shù)優(yōu)化求解 61

2.4.5仿真驗證 66

第3章 汽油發(fā)動機稀薄燃燒模式下空燃比控制算法設計 71

3.1 引言 71

3.1.1發(fā)動機稀薄燃燒技術 71

3.1.2空燃比控制研究現(xiàn)狀 73

3.2 空燃比控制的模型建立與分析 74

3.2.1雙態(tài)進氣歧管動態(tài)模型 75

3.2.2氣缸新鮮空氣量模型 78

3.2.3油路模型 80

3.2.4模型仿真驗證及動力學分析 81

3.3 基于模型預測控制的理想空燃比優(yōu)化 83

3.3.1稀薄燃燒與 EGR協(xié)同作用分析84

3.3.2面向控制的 BP神經網絡模型建立 86

3.3.3基于模型預測控制的理想空燃比與 EGR率優(yōu)化88

3.3.4非線性模型預測控制器仿真驗證 91

3.4 空燃比三步非線性跟蹤控制器設計 94

3.4.1三步非線性跟蹤控制器設計 94

3.4.2三步非線性控制器性能驗證 98

3.4.3理想空燃比優(yōu)化與跟蹤控制聯(lián)合仿真 99

第4章 汽油發(fā)動機怠速控制算法設計 102

4.1 引言 102

4.2 汽油機怠速控制模型建立 103

4.2.1非線性平均值模型 103

4.2.2面向控制的簡化模型 104

4.3 基于最優(yōu)控制理論的怠速控制及仿真分析 105

4.3.1基于節(jié)氣門的怠速控制 105

4.3.2基于點火提前角的怠速控制 108

4.3.3聯(lián)合點火角與節(jié)氣門的怠速控制 109

4.4 基于先進控制方法的怠速控制及仿真分析 114

4.4.1基于非線性三步法控制器的怠速控制 114

4.4.2基于自抗擾控制器的怠速控制 119

第5章 汽油發(fā)動機高壓共軌系統(tǒng)的軌壓控制算法設計 122

5.1 引言 122

5.1.1汽油缸內直噴技術 122

5.1.2共軌系統(tǒng)控制的研究現(xiàn)狀 124

5.2 共軌系統(tǒng)的控制需求 124

5.3 共軌系統(tǒng)建模 126

5.3.1高壓泵 129

5.3.2共軌管 131

5.3.3噴油器 131

5.4 三步法軌壓控制設計 131

5.4.1控制器推導 132

5.4.2控制律的實現(xiàn) 135

5.4.3魯棒性分析及參數(shù)選取原則 137

5.5 仿真驗證與分析 139

5.5.1模型功能驗證 139

5.5.2控制器性能驗證 141

第6章 汽油發(fā)動機冷卻系統(tǒng)建模與溫度跟蹤控制算法設計 143

6.1 引言 143

6.1.1冷卻系統(tǒng)面向控制的模型 145

6.1.2冷卻系統(tǒng)層面的控制 145

6.1.3動力系統(tǒng)層面的控制 146

6.2 汽油機冷卻系統(tǒng)熱力學建模 146

6.2.1燃燒室對缸壁加熱功率模型 149

6.2.2缸壁/外壁與冷卻液對流傳熱系數(shù)模型 152

6.2.3散熱器散熱功率模型 154

6.2.4熱力學模型簡化及驗證 158

6.3 基于單輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 160

6.3.1面向控制的模型建立 160

6.3.2擾動觀測器及史密斯預估器設計 162

6.3.3冷卻液溫度非線性跟蹤控制器設計 164

6.3.4仿真驗證 166

6.4 基于多輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 169

6.4.1控制問題描述 169

6.4.2基于模型預測控制的冷卻液溫度協(xié)調控制 170

6.4.3仿真驗證 172

第7章 基于統(tǒng)計特性的汽油機燃燒相位控制算法設計 174

7.1 引言 174

7.2 LPP信號分析與模型辨識 175

7.2.1 LPP信號分析 175

7.2.2模型辨識 178

7.3 基于假設檢驗的 LPP控制器設計 182

7.3.1統(tǒng)計假設檢驗模塊 182

7.3.2統(tǒng)計決策模塊 185

7.3.3點火提前角控制器 186

7.3.4試驗驗證分析 188
參考文獻 195