【摘 要】
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在先进柴油机开发中,空气系统对柴油机性能的综合提高起着至关重要的作用。本文以一款带有废气再循环(EGR)系统与可变几何截面涡轮增压(VGT)系统的商用车柴油机为研究对象,对其空气系统开展了性能参数优化与控制策略开发研究。研究工作对深入掌握柴油机空气系统特性及其控制理论、推进高效率国产商用车柴油机设计开发和提升国产柴油机整机性能,有一定的学术研究意义和工程应用意义。本文首先运用GT-Power搭建并
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在先进柴油机开发中,空气系统对柴油机性能的综合提高起着至关重要的作用。本文以一款带有废气再循环(EGR)系统与可变几何截面涡轮增压(VGT)系统的商用车柴油机为研究对象,对其空气系统开展了性能参数优化与控制策略开发研究。研究工作对深入掌握柴油机空气系统特性及其控制理论、推进高效率国产商用车柴油机设计开发和提升国产柴油机整机性能,有一定的学术研究意义和工程应用意义。本文首先运用GT-Power搭建并验证了商用车柴油机工作过程仿真模型。结合GT-Power在发动机性能计算方面的优势和MATLAB/Simulink在数据传递与控制计算方面的优势,本文搭建了以GT-Power进行发动机性能仿真、以MATLAB/Simulink进行算法寻优的耦合平台。在此基础上,以最低燃油消耗率为目标,在满足排放要求的前提下,对EGR阀门开度与VGT叶片开度两个控制参数进行了单目标遗传算法优化。本文建立了面向控制的商用车柴油机空气系统三阶非线性模型,并采用多目标遗传算法对模型中的未知参数进行辨识。针对柴油机空气系统的非线性控制问题,本文将空气系统三阶非线性模型转化为准线性变参数状态空间方程形式,实现非线性到准线性转化的处理。本文以增压压力与进气流量的期望值为目标,以EGR阀门开度与VGT叶片开度为控制参数,采用基于模型的控制方法对柴油机空气系统进行多变量控制。运用模型预测控制算法,研究设计了算法中的预测模型、滚动优化目标函数与反馈校正环节。通过MATLAB/Simulink与GT-Power耦合平台仿真结果显示,本文设计的控制方案在柴油机中、低转速下可获得较好的控制效果。图49幅,表19个,参考文献118篇。
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