煤層氣發(fā)動機熱膜式MAF傳感器動態(tài)建模及基于觀測器的空燃比控制.pdf

1、將基于觀測器的滑?？刂评碚搼糜诿簩託獍l(fā)動機的空燃比控制,對于改善發(fā)動機的工作性能和充分發(fā)揮氣體燃料的低排放優(yōu)勢具有非常重要的意義.相關傳感器建模和控制算法的研究,是煤層氣發(fā)動機電控系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容.本文基于此目的,做了如下工作: 首先,在熱膜式空氣質量流量傳感器標定實驗臺架上,對傳感器進行了靜、動態(tài)標定實驗,并主要針對ARX、Hammerstein和Wiener以及線性神經(jīng)網(wǎng)絡模型,對熱膜式傳感器進行線性及動態(tài)非線性辨識.對

2、于線性神經(jīng)網(wǎng)絡模型,通過改變延遲來使其模型擬合精度達到最高.對于Haremerstein和Wiener模型,對線性環(huán)節(jié)部分采用不同算法進行階次選擇,采用OE或ARX模型結構,用多幅值輸入實現(xiàn)塊聯(lián)模型線性環(huán)節(jié)的估計;再結合多項式辨識,實現(xiàn)非線性環(huán)節(jié)參數(shù)估計.該方法物理意義明顯,計算簡單且易行. 接著,設計并實現(xiàn)燃氣發(fā)動機進氣岐管壓力基于狀態(tài)觀測器估計方法.首先根據(jù)平均值模型建立進氣歧管動態(tài)方程,再進一步構造線性及非線性滑模觀測器,

3、使用MATLAB進行計算機仿真,結果表明線性觀測器估計較為精確,但滑模觀測器估計精度更高. 然后,采用前饋+反饋的空燃比控制方案,再建立進氣流量動態(tài)模型及氧傳感器動態(tài)模型,在此基礎上構造滑模觀測器以對空氣流量、燃氣流量以及空燃比進行估計,采用多組數(shù)據(jù)以及不同的滑模觀測器參數(shù),仿真結果表明觀測器具有較好的魯棒性及收斂性,滑模參數(shù)過大會導致震動產(chǎn)生,適當減小參數(shù)可以減小觀測誤差,提高估計精度. 最后,基于如前所述的空燃比控制

4、結構,前饋環(huán)節(jié)仍采用基于煤層氣發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工況實驗數(shù)據(jù)制作的空燃氣流量脈譜,在反饋環(huán)節(jié)加入控制器,以對空燃比進行精確地控制.其中反饋控制器分別采用PID控制、SMC控制、RBF神經(jīng)滑?？刂扑惴?首先采用兩組不同數(shù)據(jù)分別對三種控制器的跟蹤性能進行比較,結果表明基于觀測器的空燃比反饋控制效果較好,均能有效地將空燃比控制在理想值附近.此外,又對三種不同控制器的抗擾能力加以分析,因此在前饋環(huán)節(jié)中加入干擾,仿真表明PID控制無法同時兼顧跟蹤與擾動抑