基于模糊算法的航空活塞发动机多次喷射协调控制

【类型】会议论文

【作者】姚江昕 徐劲松 黄国勇 吴建德  

【会议名称】第33届中国过程控制会议论文集

【日期】[2022

【关键词】 Simulink与AMESim联合仿真 多次喷射协调 模糊控制 航空活塞发动机

【摘 要】航空活塞发动机是一个复杂的非线性系统,且飞机的飞行工作环境复杂多变,因此在设计控制器时需要考虑诸多物理限制和不确定因素的影响。多次喷射协调控制研究一直是航空活塞发动机喷油过程中的一个关键环节,多次喷射技术主要针对喷油量、喷油持续时间、喷油提前角进行高度灵活和精确控制。因此,本文主要研究航空活塞发动机多次喷射在模糊控制中的应用。首先,根据航空活塞发动机控制系统的多次喷射协调性问题,系统分析了多次喷射的功能并充分考虑环境以及工况变化等因素,提出了针对预喷、主喷和后喷的多次喷射协调控制策略,采用三输入三输出的Mamdani模型算法设计了多次喷射协调控制器的模糊规则,以总喷油量、发动机转速、共轨压力作为输入变量,喷油次数、喷油脉宽、喷油提前角作为输出值,选取隶属度函数,通过模糊规则运算得出当前工况下的最佳喷射次数组合。其次,利用模糊自适应能够更好地优化发动机的燃烧性能,消除发动机工况变化对于转矩、转速以及功率的影响。在MATLAB/Simulink中搭建航空活塞发动机的模糊控制框架模型,并与AMESim仿真软件搭建的航空活塞发动机物理模型进行联合仿真验证,对比不同工况多次喷射组合下的燃烧和废气排放曲线是否符合排放法规。结果表明:模糊算法在航空活塞发动机多次喷射协调控制中具有高适应性和强鲁棒性的优势,且不需要大量精确的控制参数集,也能广泛运用在各种型号的发动机中。本文通过构建基于模糊算法的航空活塞发动机多次喷射协调控制模型,实现了不同工况下多次喷射组合模式,使得实时喷油量更加符合当前的发动机工况,燃烧充分,有效降低油耗和有害排放物。本方法为航空活塞发动机多次喷射协调控制提供了基于模糊系统的新方法,相比较传统状态控制字算法以及依靠MAP插图查询的方法在效率、适应性上均有较大的提高,极大地改善了航空活塞发动机多次喷射协调控制方面的研究。本文所获得的结果能够稳定运行,并实现了预喷、主喷和后喷喷射次数的灵活组合和有效自动调节控制。