基于李亚普诺夫函数的涡轮增压柴油机非线性控制



基于李亚普诺夫函数的涡轮增压柴油机非线性控制

提出一种基于李亚普诺夫函数的非线性鲁棒控制器。该控制器的增益可保证柴油机系统全域收敛，调节可变几何涡轮增压器（VGT）的流量和废气再循环（EGR）系统，得到最优的氧气燃料比。采用专用AMESim仿真模拟器对控制性能进行仿真，结果显示这种方法有效和实用。

开发出一种基于李亚普诺夫函数非线性鲁棒控制的EGR与VGT联合系统（VGT-EGR），调节空燃比和进气歧管EGR比率。利用李亚普诺夫函数提供额外的自由度，以提高控制性能，并满足稳定条件和保证误差系统的全域收敛性。这种非线性控制方法能够提高发动机性能。使用4缸柴油机进行仿真试验，结果表明这种方法有效。此外，基于李亚普诺夫函数控制器也会广泛应用于实际稳态图，该图基于最大燃油经济性与最低排放的平衡。

随着对重型载货车环保要求不断提高，增加了控制策略的复杂性。开发了基于模型控制关键理论的现代燃烧技术，研发了EGR和VGT等技术。与火花点火汽油机相比，压燃式柴油机在燃油经济性方面具有显著优势，但柴油机很高的NOx排放抵消了这些优势。因此，汽车发动机的基本性能要求如瞬态响应、燃油经济性和排放特性相互矛盾，需要在设计的每一个阶段慎重权衡。使用EGR-VGT可以避免这种折衷，使供给的新鲜空气与EGR比率达到要求。扩大进气歧管EGR比率能够降低排放，增加空燃比以减少尾气中的烟尘。

Olena Kuzmych et al. 2013 21st Mediterranean Confere- nce on Control & Automa- tion (MED), Greece- June 25-28, 2013.

编译：王亮