[发明专利]一种基于复合抗扰的柴油机VGT-EGR系统的解耦控制方法

权利要求书

1.一种基于复合抗扰的柴油机VGT-EGR系统的解耦控制方法，由目标增压压力和进气量目标值的计算，静态前馈控制，动态前馈控制，以及主动抗扰控制四大部分组成；其中，静态前馈控制是针对VGT-EGR系统的低频特性，基于发动机的稳态运行特性，直接计算目标进气压力和进气量所对应的稳态工况下的VGT和EGR阀的位置；动态前馈控制是针对VGT-EGR系统的高频特性，利用发动机工况瞬态过程的信息，修正EGR阀位置在动态过程的位置；针对静态前馈和动态前馈的偏差，采用主动抗扰控制方法，将其全部视为扰动，进行实时估计和补偿；将上述四个部分相结合，实现VGT-EGR系统全工况的有效控制；

具体包括以下步骤：

1)根据柴油机的运行工况信息，包括发动机转速N_e，喷油量W_f，环境压力p_atm，环境温度T_atm，发动机温度T_cool，使用MAP查表或者其他目标值计算方法，得到目标增压压力p_{im_ref}和目标进气量W_{a_ref}步骤(001)；

2)根据柴油机转速N_e和喷油量W_f,采用静态前馈算法，基于MAP查表或基于静态模型计算，得到VGT开度的静态前馈控制SFF分量u_{vgt_sff}步骤(002)；

3)根据目标增压压力p_{im_ref}，实际增压压力p_im，VGT实际开度u_vgt，以及VGT开度的静态前馈控制SFF分量u_{vgt_sff}，采用主动抗扰控制ADRC方法，计算得到VGT开度的主动抗扰控制分量u_{vgt_adrc}步骤(003)；

4)根据柴油机转速N_e和喷油量W_f,采用静态前馈算法，基于MAP查表或基于静态模型计算，得到EGR阀开度的静态前馈控制SFF分量u_{egr_sff}步骤(004)；

5)根据柴油机转速N_e，喷油量W_f，实际增压压力p_im，实际进气量W_a，EGR阀实际开度u_egr，采用动态前馈控制DFF方法，得到EGR阀开度的动态前馈DFF控制分量u_{egr_dff}步骤(005)；

6)根据目标进气量W_{a_ref}，实际进气量W_a，EGR阀实际开度u_egr，EGR阀开度的静态前馈控制SFF分量u_{egr_sff}，EGR阀开度的动态前馈控制DFF分量u_{egr_dff}，采用主动抗扰控制ADRC方法，计算得到EGR阀开度的主动抗扰控制分量u_{egr_adrc}步骤(006)；

7)最后，将步骤2)和步骤3)的输出VGT开度的静态前馈控制SFF分量u_{vgt_sff}和VGT开度的主动抗扰控制分量u_{vgt_adrc}相加，得到VGT的目标开度u_{vgt_ref}，将步骤4)和步骤5)以及步骤6)的输出EGR阀开度的静态前馈控制SFF分量u_{egr_sff}和EGR阀开度的动态前馈DFF控制分量u_{egr_dff}和EGR阀开度的主动抗扰控制分量u_{egr_adrc}相加，得到EGR阀的目标开度u_{egr_ref}，将VGT的目标开度u_{vgt_ref}和EGR阀的目标开度u_{egr_ref}输入被控的VGT-EGR柴油机。

2.根据权利要求1所述基于复合抗扰的柴油机VGT-EGR系统的解耦控制方法，其中，步骤5)具体包括：

在发动机瞬态过程中，基于排气管中工质热力学状态的变化速率远高于进气管中工质热力学状态变化速率，以及柴油机中空气和燃油的质量比的关系，假设实际增压压力的变化率为零，假设排气管中工质质量的变化率为零；令在发动机瞬态过程中，流过EGR阀的废气的质量流率不变，则基于EGR阀两侧气体的等熵流动原理，计算得到EGR阀开度的动态前馈修正值u_{egr_dff}；u_{egr_dff}是发动机喷油量的变化率、EGR阀的实际开度、实际增压压力、实际进气量和发动机喷油量的函数。