柴油机VGT 非线性观测器的设计与分析

柴油机VGT 非线性观测器的设计与分析

现代柴油机设计过程中，要求在增加燃烧效率的同时还要减少排放，而使用涡轮增压器是满足这一要求的有效方式。可变几何截面增压器（VGT）除能增加柴油机的燃烧效率、减少排放以外，还能够有效地解决柴油机运行工况范围较广导致的涡轮增压器与发动机负荷不匹配的矛盾，因而得到了广泛应用。在对VGT进行控制时，需要建立用来对柴油机运行状态进行估计的观测器，通过观测器估计柴油机进气流量、负荷等信息，以确定出VGT的理想转速。

VGT观测器的设计过程主要分为3步：①构建含非线性项的参数化柴油机动力学模型。由于该模型所包含的非线性项使所构建的动力学模型不满足利普席茨（Lipschitz）条件，因而还需要确定出模型中的非Lipschitz点；②基于所构建的柴油机动力学模型，构造柴油机的非线性状态方程，并对其状态可观性进行判断，获得保证状态可观性的确定性约束；③利用第1步中确定出的非Lipschitz点，利用数值线性化技术建立一个卡尔曼滤波器，并结合第2步中构建的柴油机状态方程来建立一个对柴油机运行状态进行估计的高增益观测器。在Matlab中，利用柴油机台架试验数据对所设计的观测器状态估计性能进行评价，所得到的结果证实了所设计的观测器的有效性。

Matti Noack et al.2016 IEEE Conference on Control Applications,Buenos Aires 19-22 Sep.2017.

编译：陈丁跃