基于高保真瞬态热动力学发动机模型的非道路柴油机进气路径模型预测控制器开发
系统与控制
2023-01-02 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
本文介绍了用于柴油发动机进气路径调节的模型预测控制器（MPC）开发结果。控制目标是通过调节 EGR 阀和可变几何涡轮（VGT），同时满足状态与控制约束，来跟踪进气歧管压力和废气再循环（EGR）速率目标。该 MPC 控制器使用 GT-Power 中的高保真发动机模型进行设计与验证。控制器利用从 GT-Power 模型生成的瞬态响应数据中辨识得到的低阶基于速率的线性参数变化（LPV）模型进行预测。结果表明，瞬态发动机热动力学会影响进气路径动力学，特别是进气歧管压力响应，然而 MPC 对建模这些热动力学时的不准确性表现出鲁棒性。具体而言，我们展示了 MPC 可成功使用从具有稳态壁温动力学的数据中辨识得到的、以 EGR 和 VGT 位置为两个输入的基于速率的预测模型来实现，但若预测模型（i）从具有瞬态热动力学的数据中辨识得到，且（ii）将燃油喷射速率作为额外模型输入，则闭环性能可得到改善。此外，本文探讨了为提升性能而在发动机运行范围内进行的 MPC 标定过程。由于 MPC 标定对运行条件敏感，我们提出了一种快速标定方法。
引用
@article{arxiv.2202.12803,
title = {Development of a Model Predictive Airpath Controller for a Diesel Engine on a High-Fidelity Engine Model with Transient Thermal Dynamics},
author = {Jiadi Zhang and Mohammad Reza Amini and Ilya Kolmanovsky and Munechika Tsutsumi and Hayato Nakada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.12803},
year = {2023}
}
备注
2022 American Control Conference (ACC), June 8-10, 2022, Atlanta, GA, USA