[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

摘要

本发明公开了一种基于复合抗扰的柴油机VGT‑EGR系统的解耦控制方法，主要包括静态前馈控制，动态前馈控制以及主动抗扰控制ADRC。本发明将VGT‑EGR系统这个两输入两输出系统转化为两个单输入单输出通道，把两个通道之间的耦合影响，每个通道的动态特性随发动机工况的变化，以及外界环境的干扰统一视为总扰动。使用ADRC对总扰动进行实时观测和补偿，无需精确建模。但ADRC的带宽受到了采样频率和噪声的限制，瞬态跟踪较慢。为此，本发明加入了静态前馈控制，并特别设计了一种简单、有效的基于模型的动态前馈控制。仿真和实验验证结果均表明：本发明的控制参数标定简单，且只需要一套参数，就可实现在全工况内的增压压力和进气量的快速跟踪。

主权项

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可变几何截面增压器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Ne，喷油量Wf，环境压力patm，环境温度Tatm，发动机温度Tcool，使用MAP查表或者其他目标值计算方法，得到目标增压压力pim_ref和目标进气量Wa_ref步骤(001)；2)根据柴油机转速Ne和喷油量Wf,采用静态前馈算法，基于MAP查表或基于静态模型计算，得到可变几何截面增压器VGT开度的静态前馈控制SFF分量uvgt_sff步骤(002)；3)根据目标增压压力pim_ref，实际增压压力pim，可变几何截面增压器VGT实际开度uvgt，以及可变几何截面增压器VGT开度的静态前馈控制SFF分量uvgt_sff，采用主动抗扰控制ADRC方法，计算得到可变几何截面增压器VGT开度的主动抗扰控制分量uvgt_adrc步骤(003)；4)根据柴油机转速Ne和喷油量Wf,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uegr_sff步骤(004)；5)根据柴油机转速Ne，喷油量Wf，实际增压压力pim，实际进气量Wa，EGR阀实际开度uegr，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uegr_dff步骤(005)；6)根据目标进气量Wa_ref，实际进气量Wa，EGR阀实际开度uegr，EGR阀开度的静态前馈控制SFF分量uegr_sff，EGR阀开度的动态前馈控制DFF分量uegr_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uegr_adrc步骤(006)；7)最后，将步骤2)和步骤3)的输出可变几何截面增压器VGT开度的静态前馈控制SFF分量uvgt_sff和可变几何截面增压器VGT开度的主动抗扰控制分量uvgt_adrc相加，得到可变几何截面增压器VGT的目标开度uvgt_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uegr_sff和EGR阀开度的动态前馈DFF控制分量uegr_dff和EGR阀开度的主动抗扰控制分量uegr_adrc相加，得到EGR阀的目标开度uegr_ref，将可变几何截面增压器VGT的目标开度uvgt_ref和EGR阀的目标开度uegr_ref输入被控的VGT‑EGR柴油机。