《汽油發(fā)動機電控系統核心控制算法》首先介紹了基于模型的控制系統設計概念和先進控制理論基礎。在此基礎上，聚焦汽油發(fā)動機的核心控制問題，重點闡述了氣路系統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心系統的前沿控制算法。本書還給出了上述一系列控制算法的詳細推導過程和相關應用案例。
【適讀人群】
《汽油發(fā)動機電控系統核心控制算法》可作為發(fā)動機控制技術領域的基礎書籍，適合涉足汽車發(fā)動機控制領域的高校研究生或企業(yè)負責電控開發(fā)的技術人員閱讀使用，也可作為有相關知識背景的從業(yè)人員的參考用書。
【圖書特色】
1.《汽油發(fā)動機電控系統》凝聚了著者團隊在汽車發(fā)動機控制基礎研究領域耕耘十余年的心得和體會，介紹了汽油發(fā)動機電控系統設計的基礎理論，覆蓋了氣路系統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心系統的前沿控制算法。
2.《汽油發(fā)動機電控系統核心控制算法》基于模型的電控系統開發(fā)，是面向機電一體化產品的現代開發(fā)手段，在整個開發(fā)過程中以系統模型作為共同的對象，而非物理原型和文本，可以打破傳統開發(fā)流程中由于領域和分工的不同形成的隔閡。
3.《汽油發(fā)動機電控系統核心控制算法》可作為發(fā)動機控制技術領域的基礎書籍，適合汽車發(fā)動機控制領域的高校研究生或企業(yè)負責電控開發(fā)的技術人員閱讀。
發(fā)動機電控技術是我國汽車產業(yè)由大轉強的核心賦能技術。隨著排放法規(guī)的日益嚴格，自主可控的發(fā)動機電控技術賦能新車滿足法規(guī)上路、提升車輛能效和舒適度等性能。然而，我國自主品牌汽車發(fā)動機電控系統長期依賴國際供應商，陷入委托開發(fā)耗資巨大、技術升級受制于人的困局。技術的空心化折射出的正是基礎研究的薄弱。
本書凝聚了著者團隊在汽車發(fā)動機控制基礎研究領域耕耘十余年的心得和體會，介紹了汽油發(fā)動機電控系統設計的基礎理論，覆蓋了氣路系統控制、空燃比控制、怠速控制、軌壓控制、溫度跟蹤控制及燃燒相位控制等核心系統的前沿控制算法。本書可作為發(fā)動機控制技術領域的基礎書籍，適合涉足汽車發(fā)動機控制領域的高校研究生或企業(yè)負責電控開發(fā)的技術人員。我們期待能夠與汽車控制領域的讀者產生共鳴，為我國汽車電控技術自主研發(fā)能力的提升貢獻一份綿薄之力。
在此感謝陳虹老師、王萍老師、孫耀老師、曲婷老師、林佳眉老師，他們就相關章節(jié)技術細節(jié)給予了富有啟發(fā)性的建議。同時特別感謝劉奇芳老師和吉林大學控制科學與工程系汽車電子控制課題組的研究生們，他們?yōu)闀宓男驼砀冻隽撕芏嘈难?br />因著者水平所限，本書難免有不盡如人意之處，懇請廣大讀者不吝指正。
胡云峰
2021年10月
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 基于模型的控制系統設計 2
1.2.1需求分析與控制方案 3
1.2.2模型建立 3
1.2.3控制算法設計4
1.2.4控制性能驗證 4
1.3 非線性控制理論與方法 6
1.3.1反步法 6
1.3.2滑�？刂� 8
1.3.3反饋線性化 9
1.3.4三步法 11
1.4 模型預測控制 14
1.4.1線性模型預測控制 16
1.4.2非線性模型預測控制 20
1.5 汽油發(fā)動機的關鍵控制問題 22
第2章 渦輪增壓汽油發(fā)動機氣路系統控制算法設計 26
2.1 引言26
2.2 渦輪增壓氣路系統建模28
2.2.1渦輪增壓氣路系統子模型推導 29
2.2.2模型驗證與動力學分析 35
2.2.3渦輪增壓汽油機氣路系統面向控制模型 38
2.3 氣路系統非線性雙閉環(huán)控制 40
2.3.1雙閉環(huán)氣路控制器設計 40
2.3.2外環(huán)控制器設計 41
2.3.3內環(huán)控制器設計 41
2.3.4仿真驗證與分析 44
2.4 氣路系統神經網絡預測控制 49
2.4.1氣路系統協調控制方案設計 49
2.4.2神經網絡預測模型建立 50
2.4.3氣路系統協調控制器設計 58
2.4.4目標函數優(yōu)化求解 61
2.4.5仿真驗證 66
第3章 汽油發(fā)動機稀薄燃燒模式下空燃比控制算法設計 71
3.1 引言 71
3.1.1發(fā)動機稀薄燃燒技術 71
3.1.2空燃比控制研究現狀 73
3.2 空燃比控制的模型建立與分析 74
3.2.1雙態(tài)進氣歧管動態(tài)模型 75
3.2.2氣缸新鮮空氣量模型 78
3.2.3油路模型 80
3.2.4模型仿真驗證及動力學分析 81
3.3 基于模型預測控制的理想空燃比優(yōu)化 83
3.3.1稀薄燃燒與 EGR協同作用分析84
3.3.2面向控制的 BP神經網絡模型建立 86
3.3.3基于模型預測控制的理想空燃比與 EGR率優(yōu)化88
3.3.4非線性模型預測控制器仿真驗證 91
3.4 空燃比三步非線性跟蹤控制器設計 94
3.4.1三步非線性跟蹤控制器設計 94
3.4.2三步非線性控制器性能驗證 98
3.4.3理想空燃比優(yōu)化與跟蹤控制聯合仿真 99
第4章 汽油發(fā)動機怠速控制算法設計 102
4.1 引言 102
4.2 汽油機怠速控制模型建立 103
4.2.1非線性平均值模型 103
4.2.2面向控制的簡化模型 104
4.3 基于控制理論的怠速控制及仿真分析 105
4.3.1基于節(jié)氣門的怠速控制 105
4.3.2基于點火提前角的怠速控制 108
4.3.3聯合點火角與節(jié)氣門的怠速控制 109
4.4 基于先進控制方法的怠速控制及仿真分析 114
4.4.1基于非線性三步法控制器的怠速控制 114
4.4.2基于自抗擾控制器的怠速控制 119
第5章 汽油發(fā)動機高壓共軌系統的軌壓控制算法設計 122
5.1 引言 122
5.1.1汽油缸內直噴技術 122
5.1.2共軌系統控制的研究現狀 124
5.2 共軌系統的控制需求 124
5.3 共軌系統建模 126
5.3.1高壓泵 129
5.3.2共軌管 131
5.3.3噴油器 131
5.4 三步法軌壓控制設計 131
5.4.1控制器推導 132
5.4.2控制律的實現 135
5.4.3魯棒性分析及參數選取原則 137
5.5 仿真驗證與分析 139
5.5.1模型功能驗證 139
5.5.2控制器性能驗證 141
第6章 汽油發(fā)動機冷卻系統建模與溫度跟蹤控制算法設計 143
6.1 引言 143
6.1.1冷卻系統面向控制的模型 145
6.1.2冷卻系統層面的控制 145
6.1.3動力系統層面的控制 146
6.2 汽油機冷卻系統熱力學建模 146
6.2.1燃燒室對缸壁加熱功率模型 149
6.2.2缸壁/外壁與冷卻液對流傳熱系數模型 152
6.2.3散熱器散熱功率模型 154
6.2.4熱力學模型簡化及驗證 158
6.3 基于單輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 160
6.3.1面向控制的模型建立 160
6.3.2擾動觀測器及史密斯預估器設計 162
6.3.3冷卻液溫度非線性跟蹤控制器設計 164
6.3.4仿真驗證 166
6.4 基于多輸入單輸出模型的冷卻液溫度跟蹤控制 169
6.4.1控制問題描述 169
6.4.2基于模型預測控制的冷卻液溫度協調控制 170
6.4.3仿真驗證 172
第7章 基于統計特性的汽油機燃燒相位控制算法設計 174
7.1 引言 174
7.2 LPP信號分析與模型辨識 175
7.2.1 LPP信號分析 175
7.2.2模型辨識 178
7.3 基于假設檢驗的 LPP控制器設計 182
7.3.1統計假設檢驗模塊 182
7.3.2統計決策模塊 185
7.3.3點火提前角控制器 186
7.3.4試驗驗證分析 188
參考文獻 195
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