煤層氣發(fā)動機(jī)空燃比控制中若干問題的研究.pdf

1、煤層氣發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的開發(fā)對于改善發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能具有重要的意義。空燃比反饋控制系統(tǒng)中傳感器的建模和面向控制的發(fā)動機(jī)建模，是煤層氣發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計過程中的基本研究內(nèi)容，是電控單元控制軟件優(yōu)化設(shè)計和控制策略開發(fā)的基礎(chǔ)。 本文對煤層氣發(fā)動機(jī)空燃比控制中的若干問題進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下： (1)依據(jù)廢氣氧(EGO)傳感器靜、動態(tài)標(biāo)定實(shí)驗數(shù)據(jù)，基于兩步辨識法進(jìn)行了EGO傳感器Hammerstein模型的

2、動態(tài)建模研究。通過考慮激勵信號的延遲并利用相關(guān)分析法，對不同實(shí)驗條件下的傳感器激勵信號進(jìn)行了估計。采用基于最小二乘的損失函數(shù)法，確定了不同溫度下傳感器正、負(fù)階躍響應(yīng)的純延遲。采用交叉準(zhǔn)則法，基于不同誤差準(zhǔn)則確定了相應(yīng)延遲下Haminerstein模型動態(tài)線性環(huán)節(jié)的模型結(jié)構(gòu)和階次?？紤]EGO傳感器動態(tài)非線性、延遲時間與溫度的關(guān)系，以BJ(Box-Jenkins)模型作為動態(tài)線性環(huán)節(jié)，基于預(yù)報誤差準(zhǔn)則，采用交叉驗證法，建立了EGO傳感器正、

3、負(fù)階躍響應(yīng)的統(tǒng)一Hammerstein模型。根據(jù)所建模型，分析EGO傳感器時域、頻域特性。 (2)基于進(jìn)氣平均穩(wěn)定流動的假設(shè)，采用速度一密度法，利用煤層氣發(fā)動機(jī)臺架實(shí)驗數(shù)據(jù)，采用平均值、多項式和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法，建立了用于穩(wěn)態(tài)空燃比前饋控制的遞階模型，并通過該模型生成三維初始控制脈譜，解決了非實(shí)驗工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生問題。通過仿真和發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)控制實(shí)驗，對模型和初始控制脈譜進(jìn)行了驗證。 (3)為了校正初始控制脈譜中的偏差，

4、采用迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)，研究了基于雙閥調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)空燃比自學(xué)習(xí)校正算法?；谒ǖ倪^量空氣系數(shù)ANFIS模型，考察了不同迭代學(xué)習(xí)律的收斂性能和空燃比校正效果。仿真結(jié)果表明，模糊自適應(yīng)整定PID學(xué)習(xí)律比PID學(xué)習(xí)律和模糊學(xué)習(xí)律具有更好的效果。 (4)根據(jù)動態(tài)工況實(shí)驗數(shù)據(jù)，建立了面向控制的煤層氣發(fā)動機(jī)動態(tài)模型，研究了線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、ANFIS模型和塊連模型的動態(tài)建模問題，并對這幾種模型進(jìn)行了驗證和比較?；诳杖急惹梆佉环答伩刂平Y(jié)構(gòu)和煤