[发明专利]一种基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法

权利要求书

1.一种基于模型预测控制算法的柴油机VGT-EGR控制方法，包括以下步骤：

建立面向控制的柴油机空气系统三阶非线性平均值动力学模型，表示为：

将所述三阶非线性平均值动力学模型进行准线性处理，获得柴油机空气系统准线性模型；

根据所述柴油机空气系统准线性模型设计模型预测控制算法，以控制EGR阀开度与VGT叶片开度为目标，使柴油机的增压压力与进气流量达到设定目标值；

其中：

其中，p_i表示进气歧管内气体压力，单位Pa；p_x表示排气歧管内气体压力，单位Pa；P_t表示涡轮机消耗功率，单位W；P_c表示压气机发出功率，单位W；W_xi表述流经EGR系统的气体质量流量，单位kg/s；W_ie表示流入气缸内的气体流量，单位kg/s；W_f表示喷油量，单位kg/s；W_ci表示流经压气机的气体质量流量，单位kg/s；W_xt表示流经涡轮机的气体质量流量，单位kg/s；η_m表示涡轮增压器机械效率；τ表示与涡轮增压器的时间常数；W_xt表示流经涡轮机的气体质量流量，单位kg/s；T_i表示进气歧管内气体温度，单位K；T_x表示排气歧管内气体温度，单位K；T_a表示大气温度，单位K；c_p表示比定压热容；η_t表示涡轮机的等熵效率；μ是常数；γ为空气绝热指数；p_a表示大气压力，单位Pa；R表示摩尔气体常数；V_i表示进气歧管容积，单位m³；V_x表示排气歧管容积，单位m³；η_c表示压气机等熵效率；A_r表示EGR阀开度，单位m²；η_v表示柴油机充气效率；N表示曲轴转速，单位rpm；V_d表示柴油机总排量，单位m³；a、b、c、d是常数；分别表示压气机功率、进气歧管内气体压力、排气歧管内气体压力的微分；

其中，对于所述三阶非线性平均值动力学模型，采用多目标遗传算法对压气机等熵效率η_c、涡轮机的等熵效率η_t、柴油机充气效率η_v、进气歧管内气体温度T_i、排气歧管内气体温度T_x和涡轮增压器的时间常数τ进行辨识，用于辨识的目标函数表示为：

η_cmin≤η_c≤η_cmax

η_vmin≤η_v≤η_vmax

η_tmin≤η_t≤η_tmax

τ_min≤τ≤τ_max

T_imin≤T_i≤T_imax

T_xmin≤T_x≤T_xmax

其中，x＝[η_c η_v η_t τ T_i T_x]^T，p_iobj表示标定工况点的进气歧管压力，单位Pa；p_xobj表示标定工况点的排气歧管压力，单位Pa；下标min表示对应项的最小值，下标max表示对应项的最大值。