基于dSPACE的預(yù)測算法在CNG發(fā)動機(jī)空燃比控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、天然氣作為一種新型清潔能源，是發(fā)動機(jī)的理想代用燃料。由于天然氣發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性與空燃比密切相關(guān)，因此空燃比控制仍是天然氣發(fā)動機(jī)控制中的主要內(nèi)容。
　　由于發(fā)動機(jī)中各子系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)循環(huán)本身固有的多種時(shí)延的存在，氣缸內(nèi)空燃比的檢測存在傳輸延遲。發(fā)動機(jī)還是一個(gè)具有很強(qiáng)的非線性和多擾動性的系統(tǒng)，其工作時(shí)的各種參數(shù)隨著輸出功率、轉(zhuǎn)速及環(huán)境的變化而變化。預(yù)測控制采用了預(yù)測模型進(jìn)行多步預(yù)測、動態(tài)優(yōu)化、反饋校正等策略，可以充分利用發(fā)

2、動機(jī)不同工況的動態(tài)特性各自的特點(diǎn)進(jìn)行最優(yōu)控制，從而使控制效果優(yōu)于經(jīng)典的反饋控制系統(tǒng)。
　　本文首先建立了基于MicroAutoBox的CNG發(fā)動機(jī)空燃比控制系統(tǒng)基本硬件平臺，然后利用MATLAB/Simulink建立了CNG發(fā)動機(jī)的控制模型，包括噴氣控制策略模型、點(diǎn)火控制策略模型以及電子節(jié)氣門控制模型，并利用此模型實(shí)時(shí)控制CNG發(fā)動機(jī)的運(yùn)行，為預(yù)測算法的實(shí)施提供基本的運(yùn)行環(huán)境。
　　針對天然氣發(fā)動機(jī)本身的非線性特點(diǎn)和空燃比傳

3、輸延遲的特性，本文分別以受控自回歸積分滑動模型(CARIMA)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為預(yù)測模型，設(shè)計(jì)了兩種空燃比的預(yù)測控制策略。利用MATLAB/Simulink建立控制器的算法模型，并將其嵌入到CNG發(fā)動機(jī)的控制模型中，以dSPACE公司的MicoAutoBox為算法實(shí)施平臺，在NQ150N型天然氣發(fā)動機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與普通PID控制算法相比，兩種預(yù)測控制算法穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)良，能明顯改善過渡工況空燃比的控制效果，從而提高了系統(tǒng)