高压共轨柴油机共轨压力阶跃响应控制策略研究

基于自主研发的高压共轨柴油机电控系统和轨压控制模型,研究发动机在动态工况下目标共轨压力阶跃响应时的设定值控制策略。引入轨压变化率和变化梯度来跟踪控制MAP查询得到的目标轨压的变化及变化趋势,在目标压力值有阶跃响应时,不直接应用MAP查询得到的值作为目标控制值,而是采用步长逐步增大,多步逐渐逼近MAP查询得到的目标轨压值的控制方式,并在发动机台架上进行了测试验证。测试结果表明:该方法可有效滤除因抖动或外界扰动引起的目标值突变,减少轨压控制超调量,并加快达到稳定目标轨压,改善发动机动态工况下的轨压控制响应性和稳定性。     

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。     

VM高压共轨式柴油机共轨压力控制算法研究

根据发动机的不同状态,设计了共轨控制系统三种控制状态下的控制策略.为加快共轨系统的响应,在控制策略中采用了前馈结合反馈的控制算法,并加入瞬态修正以避免轨压的过度超调.试验结果表明:起动轨压超调量为15MPa左右,过渡时间7s,稳态轨压波动0.5MPa;该控制策略与传统PID闭环相比,瞬态过程可显著减小轨压超调.     

高压共轨燃油系统轨压控制策略研究

建立了高压共轨燃油系统的物理模型,理论分析得出高压共轨燃油系统内轨压的主要影响因素是发动机转速、喷油量及当前油轨压力。以这3个因素为自变要素,采用查表的方法建立了前馈控制逻辑;以泵油量作为PID反馈修正自变量,改进了PID反馈控制,形成柴油机高压共轨轨压控制的策略,并进行了试验验证。研究结果表明:采用改进的闭环控制方法,降低了稳态轨压的波动,在油泵转速950 r/min,最大循环喷油量230 mg的工况下,目标轨压为160 MPa时,轨压波动由±3 MPa左右减小到±0.3 MPa左右;动态控制时超调量减小了约5 MPa,稳定时间也缩短约0.05 s。     

基于高斯–柯西变异海鸥优化算法的柴油机共轨压力控制研究

为优化柴油机轨压稳定控制和快速响应控制,提出一种将改进的海鸥算法与PID控制器相结合的共轨压力控制方法。根据高压共轨系统的物理结构和工作原理,搭建了高压共轨系统实时仿真模型;针对原始海鸥算法种群分布不均匀、容易陷入局部最优等问题,提出将Tent混沌映射、非线性惯性权重和高斯–柯西混合变异策略融入海鸥算法中,提升了算法的计算精度和收敛速度等方面的性能;基于改进后的海鸥算法完成对模型的轨压PID控制器参数自适应整定。研究结果表明：改进海鸥算法优化后的PID控制的轨压稳态和动态特性都明显优于常规PID控制。在稳定工况下,轨压波动幅值减小了33%以上;在动态过程中,稳定时间缩短了14%以上,超调量减小了71%以上。     

基于线性主动抗扰的共轨柴油机轨压控制器设计及验证

提出了一种基于动态前馈、静态前馈和观测反馈的高压共轨柴油机轨压控制器。该轨压控制器采用了基于物理模型的轨压动态前馈控制、基于查表法的静态前馈控制及基于线性主动抗扰控制器的轨压观测反馈控制。利用ETAS公司ASCET软件实现了该轨压控制器,在与自主高压共轨柴油机控制器(ECU)进行集成后,开展了柴油机台架试验验证。试验结果表明:采用该轨压控制器,降低了轨压动态控制时的超调量,缩短了轨压稳定时间,提高了轨压控制精度和动态响应性能,轨压稳态偏差在±1.0MPa以内,轨压瞬态偏差在±2.0MPa以内。     

积分滑模-主动抗扰的复合轨压控制研究

为解决高压共轨系统采用比例积分微分(proportional integral differential, PID)控制时出现的轨压控制不精确问题,分别采用模糊PID控制、积分滑模控制(integral sliding mode control, ISMC)、ISMC与主动抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)复合控制策略,仿真分析高压共轨系统阶跃及自由加速工况下的轨压偏差。结果表明：对比PID控制,ISMC-ADRC复合控制策略、ISMC策略的超调量均减少77%,稳定时间均减少62%;对比ISMC,采用ISMC-ADRC复合控制策略系统抖振现象减弱,稳定时轨压偏差绝对值静态误差减少80%,且抗干扰能力明显提高。     

高压共轨柴油机轨压双闭环控制策略研究

为了改善共轨压力控制的精度和稳定,通过Matlab/Simulink完成高压共轨压力控制策略的建模和优化。针对执行器扰动带来的精度下降问题,设计了基于轨压和燃油计量阀驱动电流信号的两级闭环控制算法;针对闭环系统的时滞性,融合了前馈控制与反馈控制,提高了轨压控制精度与瞬态响应。最后在油泵台架与发动机台架上验证了该控制策略。试验结果表明,该策略的轨压稳态偏差在±0.5MPa以内,瞬态偏差在±(2~5)MPa以内,满足车用柴油机的轨压控制需求。     

基于多级闭环高压共轨柴油机怠速控制系统设计

针对高压共轨柴油机怠速控制,设计了一种应用于怠速工况下的多级闭环转速控制系统。采用外环和内环相结合的控制策略,基于柴油机特性对传统比例-积分-微分(PID)控制算法进行了改进,并开展了数值仿真研究。结果表明,该控制策略提高了发动机怠速运转稳定性,控制算法具有较好的瞬态响应性和跟随性,满足怠速工况下高压共轨柴油机对转速控制系统的需求,该系统在高压共轨柴油机怠速控制领域具有良好的工程应用价值。     

蓄压分配燃油系统轨压控制试验研究

基于串级控制设计了轨压-电流双闭环控制器,采用非线性跟踪微分器改进了传统的PID控制算法并用于轨压的反馈控制;研究了试验中的轨压剧烈波动现象和轨压剧烈波动机理,提出了变频控制避免轨压剧烈波动的方法,给出了驱动频率的计算方法。油泵试验台进行的试验表明:所提出轨压控制算法能使轨压在稳态工况下波动控制在±1MPa以内,瞬态无超调;变频控制可以避免共轨系统轨内发生波的干涉。     

高压共轨柴油机共轨压力闭环控制算法的研究

轨压闭环控制算法是高压共轨的核心控制算法之一，为了精确控制轨压，对PID和PID模糊自适应两种控制算法进行了对比研究，在Matlab／Simulink仿真软件上进行仿真实验表明，PID模糊自适应控制算法较优，通过自动代码生成，并下载到开发板中，实际控制效果较好。     

两种模糊PID油压控制方法在GD-1高压共轨柴油机上的应用和比较

针对GD-1高压共轨柴油机燃油喷射系统,提出了两种PID控制改进方法,即采用了模糊PID复合控制和PID参数模糊自整定控制。并且在试验台架上进行了试验比较。     

基于模型的船用柴油机双泵协同共轨压力控制方法研究

为降低具备双高压油泵的船用柴油机的共轨压力波动水平,提出了一种基于模型的双泵协同共轨压力控制方法。针对高压共轨系统的结构特点,建立了喷油量、供油量与共轨压力变化的简化模型;设计了以最小压力偏差为目标的双泵协同策略,确定工作油泵数量;设计了基于模型的主动抗扰控制算法,采用基于模型的前馈控制,反映燃油系统部件状态,采用主动抗扰方法抑制轨压波动, 利用即时观测器实时估计和补偿系统扰动。在船用柴油机仿真平台对控制方法进行验证,仿真结果表明,双泵协同策略利用了双油泵供油量大的优势,同时避免了供油量多时超调量过大的问题;与传统比例积分微分控制方法相比,基于模型的双泵协调轨压控制方法在阶跃测试时可将超调量降低77%以上;使用时间乘以误差绝对值积分指标评价控制效果,采用基于模型的双泵协同轨压控制方法的控制效果较传统方法可改善66%以上。     

积分分离PID算法在共轨压力控制中的应用研究

基于新型高压共轨柴油机对瞬态轨压控制性能提出更高要求,而传统PID控制算法存在标定困难、超调量大、响应及稳定时间长的问题,提出了一种积分分离PID控制算法。试验验证表明:该算法有效改善了传统PID在起动、结束或轨压大幅度变化时响应时间长、系统超调量大、标定困难的问题,提高了系统的安全性。目前该算法已应用于某国产柴油机产品样机的ECU中。     

高压共轨柴油机喷油控制的研究

高压共轨系统喷油控制包括喷油压力控制和喷油器电磁阀驱动控制2个方面。喷油压力控制的核心是轨压控制,控制效果和精度取决于控制算法,仿真和实际控制结果都表明PID模糊自适应控制算法控制效果较好。喷油正时和喷油量控制精度与喷油器电磁阀驱动电路的设计有关,设计的驱动模块采用高电压、大电流来对电磁阀的开启加以控制,随后采用低电压、小电流的PWM波维持导通,满足了高压共轨喷油器电磁阀驱动控制的要求。     

柴油机高压共轨电控单元的开发

根据柴油机高压共轨系统的控制要求，开发基于Motorola MPC55532位芯片的电控单元。采用模块化的设计方法开发电控单元硬件，包括电磁阀的驱动电路和电源电路；利用MPC555的TPU3模块功能实现输入和喷射控制，编制控制软件；采用PID模糊控制算法，实现了共轨压力的控制。台架试验结果表明：电控单元（ECU）能满足柴油机高压共轨系统的要求。     

改进模糊控制在燃油喷射系统中的应用

本文介绍了传统PID控制、带非均匀隶属函数的模糊控制、带智能权函数的模糊控制三种控制方法。并针对柴油机燃油压力的阶跃升高控制、压力抗干扰控制和压力跟随控制，在Simulink仿真软件平台上分别对上述三种方法进行了控制仿真。结果表明，带智能权函数的模糊控制方法在控制系统稳定性、控制系统响应时间上都具有较明显的优越性。     

基于参数自调整PID控制的高压共轨数字调压系统

本文介绍利用模糊推理而建立的参数自调整PID控制模型,以其实现了PID控制参数的在线实时调节;其在高压共轨数字式调压系统的应用结果进一步提高了系统的调压控制性能。