了得網工業技術_汽油發動機電控繫統核心控制算法

編輯推薦

1.《汽油發動機電控繫統》凝聚了著者團隊在汽車發動機控制基礎研究領域耕耘十餘年的心得和體會，介紹了汽油發動機電控繫統設計的基礎理論，覆蓋了氣路繫統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心繫統的前沿控制算法。
2.《汽油發動機電控繫統核心控制算法》基於模型的電控繫統開發，是面向機電一體化產品的現代開發手段，在整個開發過程中以繫統模型作為共同的對像，而非物理原型和文本，可以打破傳統開發流程中由於領域和分工的不同形成的隔閡。
3.《汽油發動機電控繫統核心控制算法》可作為發動機控制技術領域的基礎書籍，適合汽車發動機控制領域的高校研究生或企業負責電控開發的技術人員閱讀。

內容簡介

《汽油發動機電控繫統核心控制算法》首先介紹了基於模型的控制繫統設計概念和先進控制理論基礎。在此基礎上，聚焦汽油發動機的核心控制問題，重點闡述了氣路繫統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心繫統的前沿控制算法。本書還給出了上述一繫列控制算法的詳細推導過程和相關應用案例。
《汽油發動機電控繫統核心控制算法》可作為發動機控制技術領域的基礎書籍，適合涉足汽車發動機控制領域的高校研究生或企業負責電控開發的技術人員閱讀使用，也可作為有相關知識背景的從業人員的參考用書。

前言
第1章概述 1
1.1 引言 1
1.2 基於模型的控制繫統設計 2
1.2.1需求分析與控制方案 3
1.2.2模型建立 3
1.2.3控制算法設計4
1.2.4控制性能驗證 4
1.3 非線性控制理論與方法 6
1.3.1反步法 6
1.3.2滑模控制 8
1.3.3反饋線性化 9
1.3.4三步法 11
1.4 模型預測控制 14前言
第1章概述 1
1.1 引言 1
1.2 基於模型的控制繫統設計 2
1.2.1需求分析與控制方案 3
1.2.2模型建立 3
1.2.3控制算法設計4
1.2.4控制性能驗證 4
1.3 非線性控制理論與方法 6
1.3.1反步法 6
1.3.2滑模控制 8
1.3.3反饋線性化 9
1.3.4三步法 11
1.4 模型預測控制 14
1.4.1線性模型預測控制 16
1.4.2非線性模型預測控制 20
1.5 汽油發動機的關鍵控制問題 22
第2章渦輪增壓汽油發動機氣路繫統控制算法設計 26
2.1 引言26
2.2 渦輪增壓氣路繫統建模28
2.2.1渦輪增壓氣路繫統子模型推導 29
2.2.2模型驗證與動力學分析 35
2.2.3渦輪增壓汽油機氣路繫統面向控制模型 38
2.3 氣路繫統非線性雙閉環控制 40
2.3.1雙閉環氣路控制器設計 40
2.3.2外環控制器設計 41
2.3.3內環控制器設計 41
2.3.4仿真驗證與分析 44
2.4 氣路繫統神經網絡預測控制 49
2.4.1氣路繫統協調控制方案設計 49
2.4.2神經網絡預測模型建立 50
2.4.3氣路繫統協調控制器設計 58
2.4.4目標函數優化求解 61
2.4.5仿真驗證 66
第3章汽油發動機稀薄燃燒模式下空燃比控制算法設計 71
3.1 引言 71
3.1.1發動機稀薄燃燒技術 71
3.1.2空燃比控制研究現狀 73
3.2 空燃比控制的模型建立與分析 74
3.2.1雙態進氣歧管動態模型 75
3.2.2氣缸新鮮空氣量模型 78
3.2.3油路模型 80
3.2.4模型仿真驗證及動力學分析 81
3.3 基於模型預測控制的理想空燃比優化 83
3.3.1稀薄燃燒與 EGR協同作用分析84
3.3.2面向控制的 BP神經網絡模型建立 86
3.3.3基於模型預測控制的理想空燃比與 EGR率優化88
3.3.4非線性模型預測控制器仿真驗證 91
3.4 空燃比三步非線性跟蹤控制器設計 94
3.4.1三步非線性跟蹤控制器設計 94
3.4.2三步非線性控制器性能驗證 98
3.4.3理想空燃比優化與跟蹤控制聯合仿真 99
第4章汽油發動機怠速控制算法設計 102
4.1 引言 102
4.2 汽油機怠速控制模型建立 103
4.2.1非線性平均值模型 103
4.2.2面向控制的簡化模型 104
4.3 基於控制理論的怠速控制及仿真分析 105
4.3.1基於節氣門的怠速控制 105
4.3.2基於點火提前角的怠速控制 108
4.3.3聯合點火角與節氣門的怠速控制 109
4.4 基於先進控制方法的怠速控制及仿真分析 114
4.4.1基於非線性三步法控制器的怠速控制 114
4.4.2基於自抗擾控制器的怠速控制 119
第5章汽油發動機高壓共軌繫統的軌壓控制算法設計 122
5.1 引言 122
5.1.1汽油缸內直噴技術 122
5.1.2共軌繫統控制的研究現狀 124
5.2 共軌繫統的控制需求 124
5.3 共軌繫統建模 126
5.3.1高壓泵 129
5.3.2共軌管 131
5.3.3噴油器 131
5.4 三步法軌壓控制設計 131
5.4.1控制器推導 132
5.4.2控制律的實現 135
5.4.3魯棒性分析及參數選取原則 137
5.5 仿真驗證與分析 139
5.5.1模型功能驗證 139
5.5.2控制器性能驗證 141
第6章汽油發動機冷卻繫統建模與溫度跟蹤控制算法設計 143
6.1 引言 143
6.1.1冷卻繫統面向控制的模型 145
6.1.2冷卻繫統層面的控制 145
6.1.3動力繫統層面的控制 146
6.2 汽油機冷卻繫統熱力學建模 146
6.2.1燃燒室對缸壁加熱功率模型 149
6.2.2缸壁/外壁與冷卻液對流傳熱繫數模型 152
6.2.3散熱器散熱功率模型 154
6.2.4熱力學模型簡化及驗證 158
6.3 基於單輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 160
6.3.1面向控制的模型建立 160
6.3.2擾動觀測器及史密斯預估器設計 162
6.3.3冷卻液溫度非線性跟蹤控制器設計 164
6.3.4仿真驗證 166
6.4 基於多輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 169
6.4.1控制問題描述 169
6.4.2基於模型預測控制的冷卻液溫度協調控制 170
6.4.3仿真驗證 172
第7章基於統計特性的汽油機燃燒相位控制算法設計 174
7.1 引言 174
7.2 LPP信號分析與模型辨識 175
7.2.1 LPP信號分析 175
7.2.2模型辨識 178
7.3 基於假設檢驗的 LPP控制器設計 182
7.3.1統計假設檢驗模塊 182
7.3.2統計決策模塊 185
7.3.3點火提前角控制器 186
7.3.4試驗驗證分析 188
參考文獻 195

前言

發動機電控技術是我國汽車產業由大轉強的核心賦能技術。隨著排放法規的日益嚴格，自主可控的發動機電控技術賦能新車滿足法規上路、提升車輛能效和舒適度等性能。然而，我國自主品牌汽車發動機電控繫統長期依賴國際供應商，陷入委托開發耗資巨大、技術升級受制於人的困局。技術的空心化折射出的正是基礎研究的薄弱。
本書凝聚了著者團隊在汽車發動機控制基礎研究領域耕耘十餘年的心得和體會，介紹了汽油發動機電控繫統設計的基礎理論，覆蓋了氣路繫統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心繫統的前沿控制算法。本書可作為發動機控制技術領域的基礎書籍，適合涉足汽車發動機控制領域的高校研究生或企業負責電控開發的技術人員。我們期待能夠與汽車控制領域的讀者產生共鳴，為我國汽車電控技術自主研發能力的提升貢獻一份綿薄之力。
在此感謝陳虹老師、王萍老師、孫耀老師、曲婷老師、林佳眉老師，他們就相關章節技術細節給予了富有啟發性的建議。同時特別感謝劉奇芳老師和吉林大學控制科學與工程繫汽車電子控制課題組的研究生們，他們為書稿的校對和整理付出了很多心血。
因著者水平所限，本書難免有不盡如人意之處，懇請廣大讀者不吝指正。
胡雲峰
2021年10月

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