[发明专利]组合发动机的控制方法

摘要

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PWLg、第二分片线性代理模型PWLd以及第三分片线性代理模型PWLc，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Fgds、柴油机的设定转速nds以及燃气轮机的设定转速ngs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。

主权项

1.一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，其特征在于，包括步骤：根据燃气轮机参数说明书，给出燃气轮机的喷油量Fog、燃气轮机的引气量Fgg和燃气轮机的负载Lg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ng；利用上述实验数据建立燃气轮机的转速ng、燃气轮机的喷油量Fog、燃气轮机的引气量Fgg以及燃气轮机的负载Lg之间的第一分片线性代理模型PWLg，得到第一公式ng＝PWLg(Fog，Fgg，Lg)；根据柴油机参数说明书，给出柴油机的转速nd、柴油机的喷油量Fod、柴油机的引气量Fgd和柴油机的负载Ld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nd；利用上述实验数据建立柴油机的转速nd、柴油机的喷油量Fod、柴油机的引气量Fgd以及柴油机的负载Ld之间的第二分片线性代理模型PWLd，得到第二公式nd＝PWLd(Fod，Fgd，Ld)；对燃气轮机的转速ng、柴油机的转速nd和阀门开度ɑ进行均匀采样，分别记录燃气轮机的引气量Fgg、柴油机的引气量Fgd；利用实验数据建立燃气轮机的引气量Fgg、柴油机的引气量Fgd与燃气轮机的转速ng、柴油机的转速nd和阀门开度α之间的第三分片线性代理模型PWLc、得到第三公式Fgg+Fgd＝PWLc(ng，nd，ɑ)；上述的第一分片线性代理模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLd以及第三分片线性代理模型PWLc均采用如下形式：其中，x是各个分片线性代理模型的对应的自变量向量，θ0和θj是各个分片线性代理模型的对应的参数向量，M是各个分片线性代理模型的对应的片数；各个分片线性代理模型的对应的参数向量θ0和θj通过求解如下对应的优化问题获得：min{∑i∈I[PWL(Xi)‑Yi]2}其中，Xi为各个分片线性代理模型的对应的自变量数据点，Yi是各个分片线性代理模型的对应的因变量数据点，I为各个分片线性代理模型的对应的数据点索引集；优化器(1)基于min{cgFog+cdFod}对组合发动机进行能耗优化并依据第一分片线性代理模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLd以及第三分片线性代理模型PWLc得到柴油机的引气量值、柴油机的转速值以及燃气轮机的转速值，并分别作为柴油机的设定引气量Fgds、柴油机的设定转速nds以及燃气轮机的设定转速ngs，其中cg和cd分别为燃气轮机用油和柴油机用油的油耗系数；柴油机的设定引气量Fgds经由第一控制器(2)进入引气阀门(3)，且柴油机的设定引气量Fgds经由引气阀门(3)反馈到第一控制器(2)并调整后得到柴油机的实际引气量Fgda；柴油机的设定转速nds进入第二控制器(4)并依据第二线性代理模型PWLd控制柴油机喷油嘴(5)得到柴油机的实际喷油量Foda；在柴油机的实际引气量Fgda和柴油机的实际喷油量Foda进入柴油机反应室(6)反应并带动柴油机转动，得到柴油机的实际转速nda；柴油机的实际转速nda经由第二控制器(4)进行反馈控制并调整柴油机喷油嘴(5)的喷油量，进而调节柴油机的实际转速nda；燃气轮机压气机(7)根据柴油机的实际引气量Fgda、燃气轮机的设定转速ngs、柴油机的设定转速nds以及阀门开度α依照第三线性代理模型PWLc得到燃气轮机的实际引气量Fgga，其中，阀门开度α由柴油机的实际引气量Fgda确定；燃气轮机的设定转速ngs进入第三控制器(8)并依据第一线性代理模型PWLg控制燃气轮机喷油嘴(9)得到燃气轮机的实际喷油量Foga；在燃气轮机的实际引气量Fgga和燃气轮机的实际喷油量Foga进入燃气轮机反应室(10)并带动燃气轮机转动，得到燃气轮机的实际转速nga；燃气轮机的实际转速nga经由第三控制器(8)进行反馈控制并调整燃气轮机喷油嘴(9)的喷油量，进而调节燃气轮机的实际转速nga。