基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制研究

发布时间：2024-03-27 18:34

　　针对农用柴油机在瞬态突加负载工况下因涡轮迟滞效应造成的发动机转速下降和油耗上升问题,提出一种基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制算法。首先,建立了农耕机耕地阻力矩和发动机驱动转矩预测模型,采用跟踪-微分器实现了作业模式识别、耕深预测及负载转矩预测,设计了增压压力前馈控制器;然后将预测模型的偏差与外部转矩干扰统一视为"总扰动",采用扩张状态观测器进行在线估计和补偿;接着基于耕深与发动机转速的动态过程信息,采用递推优化算法设计了负载转矩模型的参数学习算法,用于在线优化模型参数,提高前馈精度,降低总扰动观测负担。在试验校准的高精度Simulink平台上,对算法进行仿真验证,结果表明:较传统控制方法,采用该控制方案后,瞬态过程的空气供给速度提升53.1%,指示转矩响应速度提升44.7%,进而使发动机的转速波动降低98.8%,瞬态过程有效燃油消耗率降低7.0%。

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【部分图文】：

图1Simulink发动机模型瞬态响应验证

采用台架试验数据验证了发动机模型对增压压力、排气压力、压气机转速及压气机质量流量的计算准确性，结果如表2及图1所示[2]。2农用柴油机瞬态过程控制问题

图2负载突变对发动机运行的影响

随着作业深度变化率的降低，空气系统时滞效应引起的上述问题有一定的改善。然而，如图2标注处所示，在作业深度增加0.5m所耗时间为5s时，发动机转速依然下降了130r/min，空燃比在冒烟限制点维持了1s左右，转速波动和热效率下降问题依然存在。实际作业时，农机负载作业深度由0.0m变....

图3农用柴油机瞬态过程控制架构

针对上文所描述的控制问题，提出如图3所示的控制架构。其中作业深度d、车速v、发动机转速ne均由传感器测得，作业深度微分d′通过非线性跟踪微分器（trackingdifferentiator,TD）获取。图3中，mf＿FF为循环喷油量前馈量；uFB和mf＿FB为循环喷油量反馈量；....

图4某农机作业深度曲线

农机作业模式规律性较强，为往复式直线行驶。图4(a）为某农机作业过程负载深度曲线，图4(b）为其中某一作业循环的放大示意。农机直线行驶时负载下降作业，行驶到作业区边界时抬起负载并掉头错距，掉头完成后重新下探负载，进行直线行驶作业。因此，可以根据负载当前位置及位置变化率检测当前作业....

本文编号：3940329