基于doe的柴油机数学建模及电控参数标定

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1、摘要DoE(DesignofExperiments)是--fl基于数学和统计学的开发方法学，在国外被普遍应用到发动机的标定中。本文以发动机标定方法为研究对象，将国内尚未普及的DoE方法学应用到某款高压共轨电控柴油机的标定中，讨论了基于DoE的标定方法相对常规标定方法的优势。本文首先对DoE方法学进行了研究，分析了DoE相关的数学、线性代数和统计学理论。比较了在我国较为流行的“正交设计”(属于经典试验设计理论)与基于计算机建模辅助发展成型的新DoE理论的区别，指出现代DoE理论相对经典理论的优势。随后在对DoE理论的理解基础上，同时借鉴在国外公司DoE部门实习时获得的项目

2、经验，在MATLAB平台下编写了研究所需的程序，包括：·试验设计程序：全因子设计、D最优设计、V最优设计、最大化最小间距标准的拉丁超空间设计；●多项式建模及优化程序：伪逆法、最小化PRESS法、Stepwise、基于学生化残差的异常值判别程序；●其他必要的程序：多维曲面绘图程序、自动遍历寻优算法等。在完成程序的编写后，制定了基于DoE方法的标定流程，并对某款高压共轨电控柴油机进行了离线标定，标定流程包括：●根据发动机外特性曲线设置了模型的边界，对数据采样试验进行了多次取点分布设计计算，通过一系列统计学参数(D、V、A值和条件数)的综合评价选取了V最优设计的方案作为最终方

3、案；·选择不同模型进行建模计算，通过最小化PRESS法和Stepwise法对模型进行优化修正，并通过RMSE和PRESSRMSE两个参数对模型质量进行分析，最终选取经过最小化PRESS法优化后含22个项的多项式模型作为最终模型：·基于模型进行基本控制策略的分析，结合分析结果进行计算机模拟试验和自动寻优，对喷油压力和喷油提前角的MAP图进行了离线优化；摘要·通过试验对优化后的万有特性油耗曲线进行验证，证明了基于模型的标定取得了显著的优化效果，优化后的油耗接近常规标定后的结果。基于DoE方法的标定流程仅花费了2个工作日的试验量就完成常规标定需要2周才能完成的标定任务，显著地

4、提高了标定工作的效率，证明了基于DoE方法的标定流程具有减少试验成本、缩短标定周期的优点。本文所作的离线标定以相对少量的试验为后续的在线标定打下了基础，若在此基础上再结合DoE进行在线标定可进一步提高标定效果。关键词：试验设计，数学建模，优化标定，开发方法AbstractABSTRACTDoE(DesignofExperiments)isamethodologyfordevelopmentbasedonmathematicsandstatistics．Ithasawideapplicationinenginecalibrationinforeigncountries．T

5、hispaperusestheDoE—methodology,whichisyetnotpopularinChina,inthecalibrationofacommon-raildieselengineanddiscussestheadvantageofthecalibrationworkflowbasedonDoEagainstthecommoncalibrationworldlow．Firstly,throughthestudyofDoE—theories，acomparisonofthe’orthogonaldesigntheory’，whichisoneofth

6、eclassicaldesignmethodsandisverypopularinChina,andthenewDoE-theories，whicharedevelopedthroughthesupportofcomputer,iscarriedout．Theadvantageofnewtheoriesisshownthroughtheanalysisofmathematicalandstatisticaltheories．Secondly,basedontheknowledgeofDoE—theoriesandtheexperiencefromtheinternshi

7、pintheDoE—appartmentofaforeigncompany,programsaboutDoE—algorithmsarewritenonMATLAB—platform，including：●Experimentaldesignprograms：Full-factorialDesign，D—optimaldesign，V-optimalDesign，Latin—hypercubeDesign(basedon’maximize-minimal—distance’)；●Polynomial—modelingprograms：Ps