汽油機(jī)渦輪增壓器的非線性觀測器設(shè)計

現(xiàn)代汽油機(jī)設(shè)計的一個主要目標(biāo)就是減少油耗，其中一個重要的途徑就是通過使用渦輪增壓器來縮減發(fā)動機(jī)的尺寸。

渦輪增壓器主要參數(shù)的估計對于渦輪增壓發(fā)動機(jī)的控制十分重要。提出了一種新的算法，使用發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)中的平均值模型來估計渦輪增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)下游的空氣溫度和壓縮機(jī)上方的空氣流速。建立了1.7L汽油機(jī)渦輪增壓器的非線性Luenberger觀測器，并通過分析可知其是漸進(jìn)穩(wěn)定的。利用實際的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)，通過試驗設(shè)計出觀測器。試驗結(jié)果表明，觀測器可以采集渦輪增壓器的動態(tài)因素，而且其估計出的渦輪增壓器主要參數(shù)與試驗結(jié)果有很好的一致性。

針對渦輪增壓器轉(zhuǎn)子和中間冷卻器建立了各自的動力學(xué)模型，進(jìn)而得到了系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式，兩個參數(shù)分別為渦輪增壓器的放大壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。在系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了其非線性觀測器。由觀測器結(jié)構(gòu)建立了誤差估計方程。采用利亞普諾夫直接法證明了觀測器誤差的漸進(jìn)穩(wěn)定性。

通過對比一個4缸渦輪增壓器的測量數(shù)據(jù)，對所設(shè)計的觀測器性能進(jìn)行了測試。通過給發(fā)動機(jī)不同的轉(zhuǎn)速和扭矩的階躍輸入，對觀測器進(jìn)行了試驗驗證。將觀測數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)對比，證明了觀測器設(shè)計的合理性。

R.Salehi et al.American Control Conference(ACC),17-19 June 2013.

編譯：白鴿