[发明专利]组合发动机的控制方法

说明书

本发明提供了一种组合发动机的控制方法，用于控制燃气轮机和柴油机联合工作。在根据本发明的组合发动机的控制方法中，根据实验数据分别建立第一分片线性代理模型PWL_g、第二分片线性代理模型PWL_d以及第三分片线性代理模型PWL_c，并对组合发动机系统进行能耗优化，然后基于优化器给出柴油机的设定引气量F_gds、柴油机的设定转速n_ds以及燃气轮机的设定转速n_gs分别控制柴油机和燃气轮机的转速，进而实现组合发动机系统的静态解耦控制以及节能运行，简化组合发动机的控制系统结构，并保障控制系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及发动机控制领域，尤其涉及一种组合发动机的控制方法。

背景技术

动力系统是特种车辆的核心，高热效率和高功率密度是特种车用发动机的重要追求。特种车辆在不同工作状态下对功率有差别很大的要求。燃气轮机和柴油机是目前特种车辆的两种发动机。二者比较，燃气轮机具有以下优点：第一，压气机和涡轮转速高，具有功率大、体积小和重量轻的优点；第二，具有良好的扭矩特性、高的扭矩储备能力和优异的起动性能；第三，运转平稳、工作可靠；第四，没有滑动摩擦，仅为滚动摩擦，且燃烧产物不与润滑油接触，因而机油消耗量少；第五，工质在燃烧室内连续燃烧，且过量空气系数较大，因而燃烧更完全，排出气体温度较低；第六，由于摩擦较少，且排出气体温度较低，因而冷却系统相对简单；第七，与柴油机相比，燃气轮机的零件，易损件少，故障率低，具有更好的可靠性和耐久性。但是，燃油消耗量大是燃气轮机的最大缺点。

燃气轮机和柴油机联合工作可以在特定条件实现互补。当前，二者单独控制已经有成熟的策略和方法。但是，燃气轮机和柴油机联合工作是一个新的技术方案，由于它本身是一个强耦合系统，没有现成的控制方案。同时，由于二者效率的差别，对其进行功率分配对于降低能耗具有重要的意义。

由于燃烧过程和通过气体传送动力都是非常复杂的过程，燃气轮机和柴油机的转速、负载、喷油量、引气量以及压气机的压比等变量之间的关系非常复杂，难以机理建模，即便可以机理建模，其复杂程度也不太可能在线优化求解。

作为一个强耦合系统，如果针对燃气轮机柴油机联合工作直接设计控制器，其结构必然非常复杂，而且稳定性难以保障。。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种组合发动机的控制方法，其能利用实验数据建立分片线性代理模型，在能耗优化的基础上实现组合发动机系统的静态解耦控制以及节能运行，并简化组合发动机控制系统的结构，并保障控制系统的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组合发动机的控制方法，用于控制燃气轮机和柴油机联合工作，其包括下述的步骤。

根据燃气轮机参数说明书，给出燃气轮机的喷油量F_og、燃气轮机的引气量F_gg和燃气轮机的负载L_g的上下边界，在可行域中均匀采样，记录稳态条件下相应的燃气轮机的转速n_g。

利用上述实验数据建立燃气轮机的转速n_g、燃气轮机的喷油量F_og、燃气轮机的引气量F_gg以及燃气轮机的负载L_g之间的第一分片线性代理模型PWL_g，得到第一公式n_g＝PWL_g(F_og，F_gg，L_g)。

根据柴油机参数说明书，给出柴油机的转速n_d、柴油机的喷油量F_od、柴油机的引气量F_gd和柴油机的负载L_d的上下边界，在可行域中均匀采样，记录稳态条件下相应的柴油机的转速n_d。