天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)油氣切換的優(yōu)化控制

【摘要】： 隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展及汽車保有量的急劇增加,汽車造成的環(huán)境污染和石油危機(jī)問題日益突出,促使人們?nèi)ふ铱梢源媸偷那鍧嵞茉?。作為車用發(fā)動機(jī)代用燃料,壓縮天然氣CNG(Compressed Natural Gas)可有效地緩和這一矛盾。天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)以其排放性能良好、改裝方便、使用靈活的優(yōu)點(diǎn)正受到人們的重視。 天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷工況下的動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性惡化。為了改善發(fā)動機(jī)低負(fù)荷的性能,在低負(fù)荷工況下燃用純柴油是一種較好的解決方法。這就存在一個從純柴油工況向雙燃料工況切換的過程,若不對此過程進(jìn)行有效的控制,則發(fā)動機(jī)在此過程中轉(zhuǎn)速波動大、排放惡化。 為避免雙燃料發(fā)動機(jī)在由純柴油工況向雙燃料工況切換過程中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速大幅度波動現(xiàn)象和節(jié)約發(fā)動機(jī)燃料成本,本文在國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,對天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)進(jìn)行了性能研究。分析了雙燃料發(fā)動機(jī)低負(fù)荷性能惡化的原因和油氣切換過程,找出了切換過程中引起速度波動的原因;根據(jù)現(xiàn)有的燃料供給系統(tǒng),改進(jìn)了油氣切換系統(tǒng);根據(jù)實(shí)際情況,綜合考慮發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性,提出了油氣切換過程優(yōu)化控制的目標(biāo)函數(shù);依據(jù)變分法和發(fā)動機(jī)的相關(guān)理論與實(shí)踐知識,建立了油氣切換過程的數(shù)學(xué)模型。 發(fā)動機(jī)是一個具有時滯性、不確定性、嚴(yán)重非線性、時變性的系統(tǒng),對其實(shí)施控制就需要一種高級、快速、可靠、有效的控制方法。本文通過研究對比各種控制算法和發(fā)動機(jī)的控制模型,在比較詳細(xì)地分析預(yù)測控制算法基礎(chǔ)上,運(yùn)用廣義預(yù)測控制GPC(Generalized Predictive Control)對雙燃料發(fā)動動機(jī)油氣切換過程的燃料進(jìn)行調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了此過程的優(yōu)化控制。運(yùn)用MATLAB對模型和切換過程的優(yōu)化控制進(jìn)行了仿真并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,說明了模型和控制算法的有效性和實(shí)用性。 【關(guān)鍵詞】：雙燃料發(fā)動機(jī) 油氣切換 變分法 模型 廣義預(yù)測控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：U464
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 汽車發(fā)展引發(fā)的能源危機(jī)7-8
• 1.3 汽車代用燃料8-10
• 1.3.1 各種代用燃料性能評價8-9
• 1.3.2 代用燃料的選擇9-10
• 1.4 天然氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r10-14
• 1.4.1 天然氣在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用形式與特點(diǎn)10-11
• 1.4.2 天然氣發(fā)動機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)11-13
• 1.4.3 氣體燃料供給系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢13-14
• 1.4.4 天然氣發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)14
• 1.5 目前天然氣發(fā)動機(jī)的研究熱點(diǎn)14-15
• 1.6 課題研究意義及論文的主要內(nèi)容15-17
• 2 天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)油氣切換系統(tǒng)17-24
• 2.1 天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)的性能分析17
• 2.2 改善雙燃料發(fā)動機(jī)低負(fù)荷性能的措施17-18
• 2.3 雙燃料發(fā)動機(jī)的燃料供給系統(tǒng)18-20
• 2.4 油氣切換系統(tǒng)20-21
• 2.5 雙燃料發(fā)動機(jī)油氣切換過程研究21-22
• 2.6 雙燃料發(fā)動機(jī)對油氣切換的要求22-23
• 2.7 本章小結(jié)23-24
• 3 雙燃料發(fā)動機(jī)油氣切換過程的數(shù)學(xué)模型24-35
• 3.1 變分法及最優(yōu)控制24-26
• 3.1.1 歐拉方程24-25
• 3.1.2 橫截條件25-26
• 3.1.3 勒讓德條件26
• 3.2 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與油耗的關(guān)系26-27
• 3.3 數(shù)學(xué)模型的建立27-30
• 3.4 模型的仿真30-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)35-53
• 4.1 控制算法的選擇35-36
• 4.2 預(yù)測控制的基本機(jī)理36-39
• 4.2.1 預(yù)測模型36-37
• 4.2.2 滾動優(yōu)化37-38
• 4.2.3 反饋校正38-39
• 4.3 廣義預(yù)測控制原理39-46
• 4.3.1 廣義預(yù)測控制基本算法39-42
• 4.3.2 廣義預(yù)測控制基本算法的改進(jìn)42-44
• 4.3.3 廣義預(yù)測控制控制參數(shù)的選擇44-46
• 4.4 雙燃料發(fā)動機(jī)油氣切換的預(yù)測控制46-49
• 4.4.1 雙燃料發(fā)動機(jī)的控制模型46-48
• 4.4.2 雙燃料發(fā)動機(jī)的控制算法仿真48-49
• 4.5 雙燃料發(fā)動機(jī)的仿真分析49-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 5 結(jié)束語53-55
• 5.1 結(jié)論53
• 5.2 存在的問題和展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-58
• 附錄58

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預(yù)測控制技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展綜述    許超,陳治綱,邵惠鶴

預(yù)測控制技術(shù)的現(xiàn)狀和展望    褚健,潘紅華,蘇宏業(yè)

城市公交車用柴油機(jī)摻燒LPG技術(shù)策略    李格升,董健,張新塘,潘志翔,高孝洪

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基于遺傳算法的動態(tài)矩陣預(yù)測控制算法    周福恩,畢效輝

多變量廣義預(yù)測控制及一種簡化算法    靳其兵,程云娃,董倩

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隨機(jī)擾動下的動態(tài)矩陣控制系統(tǒng)性能監(jiān)控、調(diào)節(jié)與診斷    李剛;王慶林;黃彪;

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基于多模型綜合的DMC控制及其應(yīng)用    莫曉明;

一種基于遞歸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多步預(yù)測控制方法    李會軍;葉賓;

基于改進(jìn)BP算法的非線性廣義預(yù)測控制器    胡玉娥;丁淑萍;

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基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集中供熱負(fù)荷預(yù)測    張艷

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廣義預(yù)測自校正控制器的內(nèi)模結(jié)構(gòu)及全局收斂性    石中鎖，舒迪前

液化石油氣電控噴射技術(shù)的研究與發(fā)展    邵千鈞,何文華,吳鋒,胡章其,莊素禎,周霞

廣義預(yù)測控制技術(shù)的現(xiàn)狀及展望    謝克明,李國勇

汽輪發(fā)電機(jī)組的魯棒性控制    劉瑞葉,于浩,陳學(xué)允,于占勛,朱發(fā)國

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一類多重時滯非線性系統(tǒng)無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制    胡致強(qiáng),李向東

生物制藥滅活過程的專家式串級控制    魯照權(quán),韓江洪

2000年化工自動化展望    蔣慰孫

雙燃料發(fā)動機(jī)的改裝及其使用經(jīng)濟(jì)性分析    劉雄,張惠明,楊樹凱,傅茂林

污水廠污泥沼氣40KW雙燃料發(fā)動機(jī)的改裝和研制    許煥章;糜振琥;何方正;王寶太;

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LPG-汽油雙燃料發(fā)動機(jī)試驗(yàn)研究    趙新順,霍天強(qiáng),劉書亮

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雙燃料發(fā)動機(jī)分時、混合供給控制系統(tǒng)的設(shè)計    趙金才;董晉峰;

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汽油均質(zhì)混合氣柴油引燃低溫燃燒的試驗(yàn)研究和模擬計算    于超

稀燃天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)    焦運(yùn)景

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柴油/CNG雙燃料發(fā)動機(jī)的設(shè)計與試驗(yàn)研究    姜耀華

船舶發(fā)動機(jī)天然氣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究    馬志超