[发明专利]用于内燃机空气路径控制的基于速率的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种用于控制内燃机的方法，其利用控制器在发动机操作期间控制可变几何尺寸涡轮和EGR阀，所述方法包括：

提供利用发动机操作参数的非线性模型；

基于所述非线性模型，提供用于每个发动机操作区的线性二次模型预测控制器；

基于线性二次模型，生成基于速率的预测模型；

将部分反演应用于基于速率的预测模型控制器，以将EGR流量信号转换为EGR阀位置占空比信号，并且将涡轮升程信号转换为涡轮升程占空比信号；

响应于发动机进气歧管压力和EGR阀流量，利用控制器中的所述基于速率的预测模型，生成所要求的发动机涡轮升程和所要求的EGR流量；以及

在内燃机操作期间，响应于进气歧管压力和所生成的EGR流量，控制可变几何尺寸涡轮和EGR阀。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

限定用于发动机速度范围和燃料消耗率范围的处于中心线性化点附近的至少一个发动机操作区。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包括：

在发动机操作区中的中心线性化点处将非线性模型线性化。

4.根据权利要求3所述的方法，其还包括：

基于非线性模型提供二阶降阶线性模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其还包括：

生成基于速率的预测模型，作为二阶降阶线性模型的导数。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

根据以下公式提供EGR节流阀控制器：

其中，倘若一差数M_egr保持在最大EGR流量与所要求的EGR流量之间，则所述EGR节流阀控制器将节流阀位置设定到依据燃料和发动机速度的设定点θ^req，该设定点θ^req由节流阀位置前馈图规定；如果该差数被破坏，那么应用PID控制器C_PID(s)，通过关闭EGR节流阀来恢复该差数。

7.根据权利要求2所述的方法，其还包括：

通过利用单个时刻来减少至少一个发动机操作区的每个发动机操作区中的区域数量，以强制实施至少一个控制器输出的超调约束。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

该单个时刻包括20个时间步长。

9.根据权利要求4所述的方法，其还包括：

估计发动机状态；

基于估计的发动机状态确定分段仿射控制规则的区域；

施加与分段仿射控制规则的区域相关联的反馈增益，以确定控制速率；以及

将控制速率积分，以确定要施加到一个发动机输入的控制值。