煤層氣發(fā)動機空燃比控制中若干問題的研究.pdf

1、煤層氣發(fā)動機電控系統(tǒng)的開發(fā)對于改善發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性能具有重要的意義。空燃比反饋控制系統(tǒng)中傳感器的建模和面向控制的發(fā)動機建模，是煤層氣發(fā)動機控制系統(tǒng)分析和設計過程中的基本研究內容，是電控單元控制軟件優(yōu)化設計和控制策略開發(fā)的基礎。 本文對煤層氣發(fā)動機空燃比控制中的若干問題進行了研究，主要內容如下： (1)依據(jù)廢氣氧(EGO)傳感器靜、動態(tài)標定實驗數(shù)據(jù)，基于兩步辨識法進行了EGO傳感器Hammerstein模型的

2、動態(tài)建模研究。通過考慮激勵信號的延遲并利用相關分析法，對不同實驗條件下的傳感器激勵信號進行了估計。采用基于最小二乘的損失函數(shù)法，確定了不同溫度下傳感器正、負階躍響應的純延遲。采用交叉準則法，基于不同誤差準則確定了相應延遲下Haminerstein模型動態(tài)線性環(huán)節(jié)的模型結構和階次。考慮EGO傳感器動態(tài)非線性、延遲時間與溫度的關系，以BJ(Box-Jenkins)模型作為動態(tài)線性環(huán)節(jié)，基于預報誤差準則，采用交叉驗證法，建立了EGO傳感器正、

3、負階躍響應的統(tǒng)一Hammerstein模型。根據(jù)所建模型，分析EGO傳感器時域、頻域特性。 (2)基于進氣平均穩(wěn)定流動的假設，采用速度一密度法，利用煤層氣發(fā)動機臺架實驗數(shù)據(jù)，采用平均值、多項式和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法，建立了用于穩(wěn)態(tài)空燃比前饋控制的遞階模型，并通過該模型生成三維初始控制脈譜，解決了非實驗工況點的數(shù)據(jù)產(chǎn)生問題。通過仿真和發(fā)動機穩(wěn)態(tài)控制實驗，對模型和初始控制脈譜進行了驗證。 (3)為了校正初始控制脈譜中的偏差，

4、采用迭代學習控制技術，研究了基于雙閥調節(jié)的穩(wěn)態(tài)空燃比自學習校正算法?；谒ǖ倪^量空氣系數(shù)ANFIS模型，考察了不同迭代學習律的收斂性能和空燃比校正效果。仿真結果表明，模糊自適應整定PID學習律比PID學習律和模糊學習律具有更好的效果。 (4)根據(jù)動態(tài)工況實驗數(shù)據(jù)，建立了面向控制的煤層氣發(fā)動機動態(tài)模型，研究了線性神經(jīng)網(wǎng)絡模型、ANFIS模型和塊連模型的動態(tài)建模問題，并對這幾種模型進行了驗證和比較。基于空燃比前饋一反饋控制結構和煤