柴油机气路系统滑模控制算法应用研究

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1、分类号学号M201270958学校代码10487密级硕士学位论文柴油机气路系统滑模控制算法应用研究学位申请人：何春萌学科专业：动力机械及工程指导教师：李顶根副教授答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApplicationStudyonAir-PathControlAlgorithmofDieselEngineBasedonSlidingModeControlC

2、andidate:HeChunmengMajor:PowerMachinery&EngineeringSupervisor:Assoc.Prof.LiDinggenHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay.,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个

3、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月

4、日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要缸内条件和喷油参数是决定柴油机缸内燃烧情况的关键因素。对高压共轨柴油机来说，喷油参数的控制被认为是瞬态且精确的。所以缸内条件控制是改善缸内燃烧的重要途径之一，可为先进燃烧模式的应用以及燃烧模式间的平滑切换提供便利。进气阀关闭时刻进气歧管内气体状态决定了缸内气体燃烧前的状态。因此通过复杂的气路系统调节装置实现对进气歧管的压力、温度和气体组分等参数的主动控制，对柴油机燃烧控制和燃烧模式切换控制具有一定的研究价值。以4H柴油机为参考对象，利用GT-Power软件建立了装备外部废气再

5、循环系统（EGR）和可变截面涡轮增压器（VGT）的增压柴油机仿真模型以及装备进气节气门、EGR和VGT的复合燃烧模式柴油机仿真模型。对增压柴油机对象，选择增压压力和空气流量为控制变量，基于二阶滑模控制算法设计了改进超螺旋控制器。对复合燃烧模式柴油机对象，选择进、排气压力和进气氧气组分为控制变量，基于积分滑模控制算法和模型参考滑模控制算法设计了两种滑模控制器。通过GT-Power和MATLAB/Simulink联合仿真的方式对控制器进行控制验证与性能分析。最后利用该联合仿真平台对低温/压燃复合燃烧模式柴油机燃烧模式的滑

6、模切换控制过程进行了仿真。仿真结果表明与独立闭环PI控制相比，滑模控制策略而且具有稳态和瞬态跟踪性能好、抗干扰能力和鲁棒性强、设计参数对工况变化不敏感、切换控制平顺等优点。该新型控制策略可为柴油机复杂先进气路系统参数协同控制和复合燃烧模式切换控制提供设计参考。关键词：缸内条件气路系统滑模控制复合燃烧模式鲁棒性I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTIn-cylinderconditionandfuelparametersarethekeyfactorswhichdeterminedthein-cylindercom

7、bustion.Thefuelparameterscontrolisinstantaneousandpreciseforthemoderncommon-raildieselengine.Thus,in-cylinderconditioncontrolisanimportantwaytoimprovein-cylindercombustioncondition,anddobenefittotheapplicationoftheadvancedcombustionmodesandswitchcontrolofcombus

8、tionmodes.Thegasconditionofintakemanifoldattheinletvalveclosingtimedeterminedthein-cylindergasconditionbeforecombustion.Thusagoodcontrolofintakepressure,temperatureandcompos