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涡轮增压柴油机气路系统无模型自适应滑模控制方法研究

涡轮增压柴油机气路系统无模型自适应滑模控制方法研究

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作者：张诗奇吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车工业技术的发展,国民对汽车需求量的不断增加,为人们的生活带来便利,但同时也意味着我们对于能源的需求不断增加。随着环保问题日益严重,以及能源短缺问题日益凸显,我们迫切需要采取措施来提高内燃机的燃油利用率,同时减少污染... 详细信息

随着汽车工业技术的发展,国民对汽车需求量的不断增加,为人们的生活带来便利,但同时也意味着我们对于能源的需求不断增加。随着环保问题日益严重,以及能源短缺问题日益凸显,我们迫切需要采取措施来提高内燃机的燃油利用率,同时减少污染物排放。柴油机相较于汽油机有着更高的燃油效率,更好的经济性,但也面临着更加严峻的环保挑战,柴油机气路系统瞬态控制优劣是其性能好坏与否的重要决定因素。为此,针对柴油机气路的控制系统必须应对发动机的瞬态运行条件、子系统强耦合等问题,并权衡不同需求,以提高发动机的效率,并减少排放。为此本文以涡轮增压柴油发动机气路系统为研究对象,针对系统中存在的问题,进行了以下几个方面的研究:1.根据涡轮增压柴油机气路系统的结构和工作特性以及机械力学、空气动力学等基本原理,以可变几何涡轮增压器阀门开度和废气循环阀开度作为控制量,以进气歧管压力和排气歧管压力作为输出量来进行控制系统的设计。针对涡轮增压柴油机气路系统机理建模困难的问题,利用系统的输入输出数据,建立了涡轮增压柴油机气路系统动态线性化数据模型,应用改进投影算法对数据模型中的伪雅可比矩阵进行估计,并理论证明了估计误差的有界性。2.针对改进投影算法估计参数适用于慢变系统的局限性,提出了基于小波神经网络在线自适应参数估计方法,实现了动态线性化数据模型中未知参数的准确估计;在此基础上,设计了集总扰动滑模观测器,实现了对动态线性化数据模型误差的估计与补偿。最后,在随机输入激励下,验证了动态线性化数据模型的有效性。3.针对涡轮增压柴油机气路系统进气歧管压力与排气歧管压力非线性、耦合的问题,提出了无模型自适应滑模控制方法,在一阶滑模求解等效控制律的基础上,引入二阶滑模并加入不连续控制项提升系统的抗扰能力,并理论上证明了整个闭环控制系统的稳定性与鲁棒性。在不同工况与期望条件下进行仿真对比,验证了控制系统的跟踪性能。

关键词：涡轮增压柴油机气路系统无模型自适应控制小波神经网络二阶滑模控制

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