基于模型的ΜΙΜΟ空氣路徑系統(tǒng)的示例性自適 應(yīng)PID控制。此示例性空氣增壓多變量控制系統(tǒng)使用基于模型的前饋控制和PID反饋控制方 法?？諝庠鰤合到y(tǒng)810接收命令并且產(chǎn)生輸出。描繪生成命令的若干模塊和控制策略，包括 反饋控制模塊807和808以及前饋控制模塊805和806。目標EGR值824和升壓目標825可以分 別由查找表801和802根據(jù)受監(jiān)控的燃料值822和受監(jiān)控的轉(zhuǎn)速值823來確定。將這些目標值 824和825與對應(yīng)的反饋信號838和839相比較，所述對應(yīng)的反饋信號可以由直接傳感器測量 值確定或者可以替代地由狀態(tài)變量觀察器基于空氣增壓系統(tǒng)810的實際操作參數(shù)來估計。 這些操作參數(shù)可以包括例如進氣歧管壓力、進氣歧管溫度、空氣質(zhì)量、周圍壓力以及周圍溫 度。空氣增壓系統(tǒng)參數(shù)可以由傳感器監(jiān)控或者替代地由狀態(tài)變量觀察器來估計。示例性估 計的空氣增壓系統(tǒng)參數(shù)可以包括實際壓縮機壓力比和排氣歧管壓力。受監(jiān)控和估計的系統(tǒng) 操作參數(shù)可以用來確定反饋信號。反饋信號描述實際EGR 838和實際升壓壓力839。所需操 作參數(shù)與相應(yīng)實際操作參數(shù)的比較確定用于每個參數(shù)的誤差項，包括EGR誤差項830和升壓 壓力誤差項831。這些誤差項隨后被分別輸入到反饋控制模塊807和808。根據(jù)本公開的自適 應(yīng)瞬態(tài)控制方法可以由控制模塊807和808實施，從而使得由模塊807和808的PID反饋控制 方法確定的排程的增益由自適應(yīng)瞬態(tài)值841和840修改。自適應(yīng)瞬態(tài)值841和840由模塊803 根據(jù)受監(jiān)控的燃料值822和受監(jiān)控的轉(zhuǎn)速值823來確定。由反饋控制模塊807和808中的每一 個實施的PID反饋控制方法(包括自適應(yīng)瞬態(tài)控制)確定反饋控制信號832和833。反饋控制 信號832和833被輸入到模塊809,其中控制信號被反轉(zhuǎn)以確定反饋834和835。
[0065]除了受監(jiān)控的操作參數(shù)820和821之外，所需操作參數(shù)點（包括目標EGR 824和目標 升壓壓力825)分別被額外地輸入到前饋控制模塊805和806。前饋控制模塊805使用物理VGT 反轉(zhuǎn)模型以確定前饋VGT控制命令827，并且前饋控制模塊806使用物理EGR反轉(zhuǎn)模型以確定 前饋EGR控制命令829。反饋信號834和835隨后分別與前饋控制命令827和829組合，以確定 用來控制空氣增壓系統(tǒng)810的EGR控制命令836和VGT控制命令837。
[0066]圖9圖表地描繪根據(jù)本公開的通過自適應(yīng)PID調(diào)整的命令的升壓壓力和實際升壓 壓力隨時間的比較。命令的升壓壓力930和實際升壓壓力931通過隨時間910的升壓壓力920 來繪出。自適應(yīng)PID調(diào)整在78秒處開始。在自適應(yīng)調(diào)整開始時，命令的升壓壓力被展示為以 減少的誤差追蹤實際升壓壓力。
[0067] 圖10描繪根據(jù)本公開的自適應(yīng)PID控制的示例性過程。提供表1作為圖解，其中數(shù) 字標號方框和對應(yīng)功能如下闡述。
[0068] 表 1
[0069]本公開已描述某些優(yōu)選實施例和對其的修改。其他人在閱讀和理解說明書之后可 以想到進一步的修改和改變。因此，本公開并不意欲限于披露為預(yù)期用于實現(xiàn)本公開的最 佳模式的（多個)特定實施例，而是本公開將包括屬于隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施 例。
【主權(quán)項】
1. 控制內(nèi)燃發(fā)動機的空氣增壓系統(tǒng)的方法，所述方法包括： 提供用于空氣增壓系統(tǒng)的所需操作目標命令； 監(jiān)控空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)； 確定用于空氣增壓系統(tǒng)的所需操作目標命令與空氣增壓系統(tǒng)的所述操作參數(shù)中的對 應(yīng)操作參數(shù)之間的誤差； 使用PID控制器基于所述誤差來確定排程的PID增益； 應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益； 基于修改后的排程的PID增益來確定用于空氣增壓系統(tǒng)的系統(tǒng)控制命令；以及 基于用于空氣增壓系統(tǒng)的系統(tǒng)控制命令來控制空氣增壓系統(tǒng)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所需操作目標命令包括目標排氣比。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所需操作目標命令包括目標升壓壓力。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)包括進氣歧管壓力、進氣歧 管溫度、壓縮機入口壓力和壓縮機入口溫度。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所沭棑稈的PID增益枏據(jù)以下關(guān)系來確定：其中KP是比例增益， Κ:是積分增益， KD是微分增益， t是時間，以及 e(t)是確定設(shè)置點與受監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)之間的誤差值的誤差函數(shù)。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益包括使用根據(jù) 以下關(guān)系表達的梯度搜索來應(yīng)用自適應(yīng)算法： 其中Γ是自適應(yīng)增益，1?.是成本函數(shù)的全局最小值， ε是等于e(t)的誤差值， g(t)是系統(tǒng)增益函數(shù)， Θ是PID增益的向量。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中修改排程的PID增益的自適應(yīng)算法是根據(jù)以下關(guān)系來 表達：其中k是排程的增益的當前迭代，以及 是離散取樣率， Γ是自適應(yīng)增益， KP是比例增益， 心是積分增益， Kd是微分增益， t是時間， g(t)是系統(tǒng)增益函數(shù)， e(t)是確定設(shè)置點與受監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)之間的誤差值的誤差函數(shù)，以及 ε是等于e(t)的誤差值。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益包括根據(jù)以下 關(guān)系表達的將自適應(yīng)算法應(yīng)用于一般非線性系統(tǒng)：其中k是排程的增益的當前迭代，以及 _^是離散取樣率， Γ是自適應(yīng)增益， KP是比例增益， Κ:是積分增益， KD是微分增益， t是時間， 是被控對象函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)， e(t)是確定設(shè)置點與受監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)之間的誤差值的誤差函數(shù)，以及 ε是等于e(t)的誤差值。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益包括將自適應(yīng) 算法應(yīng)用于一般非線性系統(tǒng)包括： 通過將所述誤差乘以當前誤差、過去誤差和未來誤差的預(yù)測中的每一個來確定PID誤 差項組； 通過將PID誤差項組乘以基于系統(tǒng)控制命令的偏導(dǎo)數(shù)和空氣增壓系統(tǒng)的所述操作參數(shù) 中的對應(yīng)操作參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)的系統(tǒng)增益來確定PID系統(tǒng)增益項組； 通過將PID系統(tǒng)增益項組乘以自適應(yīng)率來確定自適應(yīng)的PID系統(tǒng)增益組； 通過將自適應(yīng)的PID系統(tǒng)增益組進行積分來確定PID排程的增益修改量組；以及 通過將PID排程的增益修改量添加到排程的增益來修改排程的PID增益。10. 控制內(nèi)燃發(fā)動機中的排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)的方法，所 述方法包括： 提供用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的所需操作目 標命令； 監(jiān)控用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的操作參數(shù)； 確定用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的受監(jiān)控的所 需操作目標命令與相應(yīng)系統(tǒng)的對應(yīng)操作參數(shù)之間的誤差； 使用PID控制基于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的相 應(yīng)誤差來確定用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的排程的 PID增益； 應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益中的每一個； 基于相應(yīng)的修改后的排程的PID增益來確定用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和 空氣增壓系統(tǒng)中的每一個的系統(tǒng)控制命令;以及 基于所述系統(tǒng)控制命令來控制空氣增壓系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了空氣增壓系統(tǒng)的在線自適應(yīng)PID控制。內(nèi)燃發(fā)動機包括空氣增壓系統(tǒng)。控制空氣增壓系統(tǒng)的方法包括提供用于空氣增壓系統(tǒng)的所需操作目標命令以及監(jiān)控空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)。確定用于空氣增壓系統(tǒng)的所需操作目標命令與空氣增壓系統(tǒng)的所述操作參數(shù)中的對應(yīng)操作參數(shù)之間的誤差，并且使用PID控制器基于該誤差來確定排程的PID增益。應(yīng)用自適應(yīng)算法以修改排程的PID增益，并且基于修改后的排程的PID增益來確定用于空氣增壓系統(tǒng)的系統(tǒng)控制命令?；谟糜诳諝庠鰤合到y(tǒng)的系統(tǒng)控制命令來控制空氣增壓系統(tǒng)。
【IPC分類】F02D9/00, F02D21/08, F02D23/00
【公開號】CN105715389
【申請?zhí)枴緾N201510951843
【發(fā)明人】Y-Y.王, I.哈斯卡拉, C-F.常, S.E.馬爾登
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月17日
【公告號】DE102015120372A1, US20160177852