汽油發(fā)動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)4

1.2.4控制性能驗(yàn)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(yù)測(cè)控制 14

1.4.1線性模型預(yù)測(cè)控制 16

1.4.2非線性模型預(yù)測(cè)控制 20

1.5 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵控制問(wèn)題 22

第2章 渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣路系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì) 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(dǎo) 29

2.2.2模型驗(yàn)證與動(dòng)力學(xué)分析 35

2.2.3渦輪增壓汽油機(jī)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(shè)計(jì) 40

2.3.2外環(huán)控制器設(shè)計(jì) 41

2.3.3內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計(jì) 41

2.3.4仿真驗(yàn)證與分析 44

2.4 氣路系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制 49

2.4.1氣路系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方案設(shè)計(jì) 49

2.4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型建立 50

2.4.3氣路系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì) 58

2.4.4目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解 61

2.4.5仿真驗(yàn)證 66

第3章 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒模式下空燃比控制算法設(shè)計(jì) 71

3.1 引言 71

3.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù) 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(jìn)氣歧管動(dòng)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(yàn)證及動(dòng)力學(xué)分析 81

3.3 基于模型預(yù)測(cè)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立 86

3.3.3基于模型預(yù)測(cè)控制的理想空燃比與 EGR率優(yōu)化88

3.3.4非線性模型預(yù)測(cè)控制器仿真驗(yàn)證 91

3.4 空燃比三步非線性跟蹤控制器設(shè)計(jì) 94

3.4.1三步非線性跟蹤控制器設(shè)計(jì) 94

3.4.2三步非線性控制器性能驗(yàn)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(dòng)機(jī)怠速控制算法設(shè)計(jì) 102

4.1 引言 102

4.2 汽油機(jī)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(jiǎn)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(diǎn)火提前角的怠速控制 108

4.3.3聯(lián)合點(diǎn)火角與節(jié)氣門的怠速控制 109

4.4 基于先進(jìn)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(dòng)機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的軌壓控制算法設(shè)計(jì) 122

5.1 引言 122

5.1.1汽油缸內(nèi)直噴技術(shù) 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(shè)計(jì) 131

5.4.1控制器推導(dǎo) 132

5.4.2控制律的實(shí)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(yàn)證與分析 139

5.5.1模型功能驗(yàn)證 139

5.5.2控制器性能驗(yàn)證 141

第6章 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)建模與溫度跟蹤控制算法設(shè)計(jì) 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(dòng)力系統(tǒng)層面的控制 146

6.2 汽油機(jī)冷卻系統(tǒng)熱力學(xué)建模 146

6.2.1燃燒室對(duì)缸壁加熱功率模型 149

6.2.2缸壁/外壁與冷卻液對(duì)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(xué)模型簡(jiǎn)化及驗(yàn)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(dòng)觀測(cè)器及史密斯預(yù)估器設(shè)計(jì) 162

6.3.3冷卻液溫度非線性跟蹤控制器設(shè)計(jì) 164

6.3.4仿真驗(yàn)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(wèn)題描述 169

6.4.2基于模型預(yù)測(cè)控制的冷卻液溫度協(xié)調(diào)控制 170

6.4.3仿真驗(yàn)證 172

第7章 基于統(tǒng)計(jì)特性的汽油機(jī)燃燒相位控制算法設(shè)計(jì) 174

7.1 引言 174

7.2 LPP信號(hào)分析與模型辨識(shí) 175

7.2.1 LPP信號(hào)分析 175

7.2.2模型辨識(shí) 178

7.3 基于假設(shè)檢驗(yàn)的 LPP控制器設(shè)計(jì) 182

7.3.1統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)K 182

7.3.2統(tǒng)計(jì)決策模塊 185

7.3.3點(diǎn)火提前角控制器 186

7.3.4試驗(yàn)驗(yàn)證分析 188
參考文獻(xiàn) 195