柴油机EGR与VNT的干扰调节控制系统.pdf

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1、第30卷第3期公路交通科技Vol·30N。·32013年3月JournalofHighwayandTransP。rtationResearchandDevel。pmentMar·2013：：：：=========================================doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2013．03．025柴油机EGR与VNT的干扰调节控制系统阮观强，张振东(上海理工大学，上海200093)摘要：在带有废气再循环(EGR)和可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的柴油发动机中，EGR与VNT工

2、作过程中会出现相互之间的互扰。在发动机转速和喷油脉冲改变的瞬时状态下，设计和调整常规的PID控制器特别困难。针对这种情况提出了1种基于模型控制的瞬态和稳态控制系统。该控制系统在传统的PID控制基础上，利用空气动力学与传热学，优化并建立3个主要的控制模型，包括多输入多输出(MIMO)切换控制器，动态反馈器和干扰观测器。通过试验验证，EGR和VNT之间的干扰得到有效调节；在控制过程中，空气质量流量与进气歧管压力的响应延迟得到改善，并且NO。的排放量明显减少。关键词：汽车工程；干扰调节；建模；EGR；VNT中图分类号：U464．172文

3、献标识码：A文章编号：1002—0268(2013)03—0149—04ControlSystemforRegulatingInterferencebetweenEGRandVNTinDieselEngineRUANGuanqiang，ZHANGZhendong(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Theinterferencebetweenexhaustgasrecirculation(EGR)andvariablen

4、ozzleturbocharger(VNT)OccursindieselenginewithEGRandVNT．Inthetransientstatesofchangingenginespeedandinjectpulse，itisverydifficulttodesignoradjustconventionalproportionalintegralderivative(PID)controller．Aimingatthissituation，atransientandsteadycontrolsystembasedonmode

5、lcontrolisproposed．BasedonconventionalPIDcontroller．thecontrolsystemutilizesaerodynamicsandheattransfertheorytooptimizeandestablish3maincontrolmodels，includingmulti—inputmulti-output(MIMO)switchovercontroller，dynamicfeedbackcontrollerandinterferenceobserver．Itisexperi

6、mentallyprovedthat(1)theinterferencebetweenEGRandVNTissuccessfullyregulated；(2)theresponsetimeofmassairflow(MAF)andintakemanifoldpressurecanbeimproved，andthedischargeamountofNO。canbesignificantlyreducedinprocesscontr01．Keywords：automobileengineering；interferenceregula

7、tion；modeling；EGR；VNT0引言现代柴油发动机大多配备废气再循环(EGR)和可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。传统的控制方法是使用2个独立的单输入、单输出(SISO)控制系统，但是EGR和VNT的运行都与废气相关，这很难通过增益调整实现精确追踪⋯。而集成了多输人多输出模型，在运行条件(发动机转速和喷油脉冲)不变的运行工况下，与多输入多输出控制器协同控制，由于不考虑瞬态模型过渡的工作条件，会发生空气质量流量(MAF)与进气歧管压力(MAP)的响应延迟，导致NO，和PM排放增多旧1。针对这些弊端，本文不但设计了稳态模型，还

8、设计了瞬态模型，同时还设计了多输入多输出切换控制器、动态反馈器收稿日期：2012—05—28基金项目：教育部博士点基金项目(200802520001)作者简介：阮观强(1975一)，男，河南正阳人，博士研究生．(ruangq@sdju．edu．cn