汽油發動機電控系統核心控制算法

前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 基於模型的控制系統設計 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控制演算法設計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回饋線性化 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 汽油發動機的關鍵控制問題 22

第2章 渦輪增壓汽油發動機氣路系統控制演算法設計 26
2.1 引言26
2.2 渦輪增壓氣路系統建模28
2.2.1渦輪增壓氣路系統子模型推導 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面向控制模型 38
2.3 氣路系統非線性雙閉環控制 40
2.3.1雙閉環氣路控制器設計 40
2.3.2外環控制器設計 41
2.3.3內環控制器設計 41
2.3.4模擬驗證與分析 44
2.4 氣路系統神經網路預測控制 49
2.4.1氣路系統協調控制方案設計 49
2.4.2神經網路預測模型建立 50
2.4.3氣路系統協調控制器設計 58
2.4.4目標函數優化求解 61
2.4.5模擬驗證 66

第3章 汽油發動機稀薄燃燒模式下空燃比控制演算法設計 71
3.1 引言 71
3.1.1發動機稀薄燃燒技術 71
3.1.2空燃比控制研究現狀 73
3.2 空燃比控制的模型建立與分析 74
3.2.1雙態進氣歧管動態模型 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模型模擬驗證及動力學分析 81
3.3 基於模型預測控制的理想空燃比優化 83
3.3.1稀薄燃燒與 EGR協同作用分析84
3.3.2面向控制的 BP神經網路模型建立 86
3.3.3基於模型預測控制的理想空燃比與 EGR率優化88
3.3.4非線性模型預測控制器模擬驗證 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理想空燃比優化與跟蹤控制聯合模擬 99

第4章 汽油發動機怠速控制演算法設計 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 基於 控制理論的怠速控制及模擬分析 105
4.3.1基於節氣門的怠速控制 105
4.3.2基於點火提前角的怠速控制 108
4.3.3聯合點火角與節氣門的怠速控制 109
4.4 基於 控制方法的怠速控制及模擬分析 114
4.4.1基於非線性三步法控制器的怠速控制 114
4.4.2基於自抗擾控制器的怠速控制 119

第5章 汽油發動機高壓共軌系統的軌壓控制演算法設計 122
5.1 引言 122
5.1.1汽油缸內直噴技術 122
5.1.2共軌系統控制的研究現狀 124
5.2 共軌系統的控制需求 124
5.3 共軌系統建模 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 135
5.4.3魯棒性分析及參數選取原則 137
5.5 模擬驗證與分析 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 汽油發動機冷卻系統建模與溫度跟蹤控制演算法設計 143
6.1 引言 143
6.1.1冷卻系統面向控制的模型 145
6.1.2冷卻系統層面的控制 145
6.1.3動力系統層面的控制 146
6.2 汽油機冷卻系統熱力學建模 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係數模型 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 基於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模擬驗證 166
6.4 基於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基於模型預測控制的冷卻液溫度協調控制 170
6.4.3模擬驗證 172

第7章 基於統計特性的汽油機燃燒相位控制演算法設計 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 基於假設檢驗的 LPP控制器設計 182
7.3.1統計假設檢驗模組 182
7.3.2統計決策模組 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