基于模型辨识的涡轮增压汽油机控制系统

摘要

一种基于模型辨识的涡轮增压汽油机控制系统，属于控制技术领域。本发明的目的是根据涡轮增压发动机进气系统的时滞特点，设计基于模型辨识的PID控制器，使发动机输出扭矩不受时滞的影响，从而能够快速的满足驾驶员扭矩需求的基于模型辨识的涡轮增压汽油机控制系统。本发明的步骤是：针对系统的动态特性设计激励数据、模型辨识、将输出方程转化为增量型输出方程，完成模型辨识、设计基于辨识模型的PID控制系统。本发明设计的控制系统不依赖涡轮增压进气系统的状态方程，并且能够改善时滞对系统输出的影响，控制算法简单，易于实现。

主权项

一种基于模型辨识的涡轮增压汽油机控制系统，其特征在于：①针对涡轮增压汽油机进气系统的动态特性设计激励数据：激励数据的设计和输出数据的获取：选取的激励数据为发动机转速、节气门角度和废气阀角度，选取的激励数据中，转速的范围是：1500rpm～5000rpm，节气门角度范围：15°～60°，废气阀角度范围：0°～60°；②将激励所获得的输入输出数据构造出涡轮增压进气系统的增量型输出方程：将激励所获得的输入输出数据构造出系统的输出方程通过离线的输入输出数据得到具有时变时滞特性的涡轮增压发动机进气系统的输入输出Hankel矩阵：现时时刻输入矩阵Up; 未来时刻输入矩阵Uf 和现时时刻输出矩阵Yp; 未来时刻输出矩阵Yf：通过求解最小二乘，得出输出方程中的两个矩阵Lw和Lu，激励数据构造出系统的输出方程为：；即为通过子空间辨识方法估计的系统未来输出值，得到输出方程；最后，为了引入积分抑制作用，将输出方程转化为增量型输出方程，完成对具有时变时滞特性模型的辨识；③设计基于模型辨识的PID控制系统：通过模型辨识方法获取涡轮增压进气系统的时滞特征，采用两个PID分别控制节气门开度和涡轮排气阀开度，控制器的输入是由期望扭矩Tqr、辨识模型输出扭矩Tqb、实际输出扭矩Tq共同决定e=（Tqr‑Tqb）+（Tqr‑Tq），这样设计的基于模型辨识的PID控制系统能够对涡轮增压进气系统的时变时滞特性进行补偿控制。