[发明专利]用于内燃机空气路径控制的基于离散时间速率的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种用于优化发动机操作的系统，所述系统包括：

内燃机；以及

控制器，所述控制器被构造成用以在发动机操作期间控制可变几何涡轮(VGT)和废气再循环(EGR)阀，所述控制器首先形成标准的非线性的模型预测控制优化问题，然后用状态和输出方程改变所述标准的非线性的模型预测控制优化问题中的等式约束，以便接着响应于发动机操作参数提供基于离散时间速率的非线性预测模型并能够实现零偏移稳态跟踪，并且所述控制器利用所述基于离散时间速率的非线性预测模型生成VGT位置和EGR阀位置以控制所述内燃机的操作，而不需要任何估计器、适应或前馈，其中所述内燃机基于所生成的VGT位置和EGR阀位置继续操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机操作参数包括发动机的进气歧管压力和EGR速率。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被构造成用以测量或估计所述进气歧管压力和所述EGR速率中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述内燃机是柴油发动机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述基于离散时间速率的非线性预测模型具有以下的形式：

其中，ξ是由两个降阶状态与进气压力和EGR速率输出y的状态导数构成的增广状态，u是VGT升程、EGR阀流量的输出矢量，d是测量的扰动的矢量；对应A、B₁、B₂、C的连续时间系统实现转换为离散时间，具有T_s＝32_msec的采样周期，以分别生成A_d、B_1d、B_2d、C_d；

其中，所述基于离散时间速率的非线性预测模型将优化控制速率状态是控制的电流值，测量的扰动的导数d_k是增广的，而0≤λ≤1是扰动导数的预测衰减率并且基于仿真进行选择；o_k和r_k是不变的常数，并且

6.一种用于控制内燃机的方法，所述方法包括：

获得进气歧管压力和EGR速率的测量值或估计值；

利用控制器形成标准的非线性的模型预测控制优化问题，然后用状态和输出方程改变所述标准的非线性的模型预测控制优化问题中的等式约束，以便接着响应于所述进气歧管压力和EGR速率的测量值，提供基于离散时间速率的非线性预测模型并能够实现零偏移稳态跟踪；

通过所述控制器，利用所述基于离散时间速率的非线性预测模型生成VGT位置和EGR阀位置，而不需要任何估计器、适应或前馈；以及

基于所生成的VGT位置和EGR阀位置控制所述内燃机的操作。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述内燃机是柴油发动机。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述控制器被构造成用以测量或估计所述进气歧管压力和所述EGR速率中的至少一者。