内燃机神经网络建模与优化控制方法研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
内燃机神经网络建模与优化控制方法研究
姓名:逄红
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:夏超英
20030101
摘要实现更高效、更清洁的燃烧,是两大世界性问题一一能源和环境问题对内燃机提出的永远要求。而如何更加高效的在满足曰益严局部线性化模型树灰皇且恢掷┱沟腞神经网络,并且无需事先确定隐层的个数,而是根据精度的需要,在训法可以避开汽油机燃烧过程尚不清楚的中间环节和目前测试技术方面的困难,建立起我们所关心的目标与汽油机易测参数之间多输入、多输出、强耦合、非线性的关系。考虑到多层前向神经网络的输入输出关系只是一种静态非线性映射,缺乏动态特性与行为,本文在苛的排放法规的同时,尽可能的降低燃油消耗量,是人们对内燃机控制提出的最直接问题。本文针对上述问题,以车用汽油机为研究对象,提出了一种基于神经网络的内燃机优化:控制方法。方法,与其它神经网络方法相比,该方法的训练时间很短练过程中确定神经网络的规模,避免了神经网络训练过程中的拟合过度问题。本文用窬绶椒ń⒘似突问缬吐宽、点火提前角、转速和节气门开度与经济性、排放和扭矩共四项指标之间的关系模型。与汽油机常规的物理模型相比,神经网络方对神经网络的训练中引入了输入输出反馈以体现其动态性。以往基于控制参数表目刂品椒ǎ=饩銎突加拖耗和排放指标互相矛盾的问题,不得不采取过程复杂、工作量巨大的台架实验的方法。本文在上述汽油机燃油消耗、排放和扭矩模型的基础上,运用罚函数法得到最佳的控制量设置,可以很方便地解决燃油消耗和排放指标的折衷优化问题。本文通过仿真实验,检验了汽油机神经网络模型和优化工具的关键词:废气排放控制;车用汽油机;神经网络;建模;优化有效性。
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学位论文作者签名:越学位论文作者签名:迩‘导师签名:爱乏砉岳一舁,独创性声明学位论文版权使用授权书盘洼盘堂文的规定。特授权墨壅盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编生大鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同辏拢H中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得荒辏拢H入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得并表示了谢意。签字日期:月/
,两大世界性问题——能源和环境问题对内燃机****能力的智能控制方法提供模型基础和先进控制方法研究的基础。文中出现的内燃机都是指汽油内燃机。汽油内燃机是将燃料~一汽油中的化内燃机是汽车的心脏,内燃机性能的优劣直接决定了汽车性能的好坏,的燃烧提出了更高效、更清洁要求。内燃机的燃烧过程是一个复杂的瞬变过程,其燃烧品质很大程度上取决于燃料、空气及燃烧环境等在瞬变过程中的组织和相互匹配。因此,内燃机燃烧研究的主要历程和未来重要的发展方向之一,就是通过揭示其相关参数对燃烧品质的影响规律,利用各种可变控制机构,采用有效的控制方法,合理组织燃烧过程,使发动机的经济性、排放以及动力性保持综合优化。能否充分应用关于燃烧过程研究的各项成果,发挥各种可变控制机构改善燃烧品质的潜力,很大程度上取决于控制方法的完善程度。因此,开展内燃机先进控制方法的研究,对于实现更高效更清洁的燃烧,发挥内燃机的巨大潜力,具有重要的意义⋯。本课题的研究内容是国家自然科学基金项目“基于虚拟传感系统的内燃机多变量智能自适应控制的研究”的一部分。本课题的研究结果将为后继部分开发应用模糊神经网络技术,研究适用于多变量控制、具有自适应和自学目前车用内燃机主要是汽油机和汽油机,虽然近几年来柴油机在轿车上的使用有了一定数量的增加,但总的看来轿车汽油机在全球范围仍然占到了%,因此,本课题选定的的研究对象是汽油内燃机。以下如非特别说明,学能经过燃烧过程转变为热能,并通过一定的机构使之再转化为机械功的机器。如图疚D谌蓟窘峁雇肌其中的活塞是运动做功的部分。活塞在气缸中往复运动时,曲轴则绕轴
为内燃机的一次工作循环饕淮喂。一般常用的四冲程内燃机工作循环是燃烧一膨胀和排气等四个过程。图所示为四冲程汽油机的工作原理图。心线作旋转运动。很明显,曲轴每转一周,活塞向上向下各行一次礁鲂程活塞离曲轴中心最大距离的位置称为上止点;活塞离曲轴中心最小距离的位置成为下止点。在上、下止点时,活塞的运动方向改变,同时他的速度等于零。上止点与下止点间的距离