点燃式煤层气发动机系统建模及空燃比控制研究

全面介绍了作者围绕煤层气发动机空燃比控制相关问题开展的一系列研究工作。根据双阀空燃比控制方案构建了点燃式煤层气发动机，并进行了进气系统特性实验和整机特性实验。 基于发动机物理特性和稳态工况实验数据，建立了煤层气发动机系统的平均值模型，利用不同工况下的实验数据对所建模型进行了检验。 基于发动机歧管绝对压力(MAP)传感器、热式空气质量流量(MAF)传感器和废气氧(EGO)传感器标定实验装置，研究了空燃比前馈-反馈控制系统中4种关键传感器的特性。基于两步辨识法建立了热线式、热膜式MAF传感器和EGO传感器块联结构的动态非线性模型。 基于进气平均稳定流动的假设和发动机台架实验数据，建立了稳态空燃比前馈控制的递阶模型，解决了非实验工况点的数据产生问题。采用迭代学习控制技术，研究了基于单阀调节和双阀调节的稳态空燃比校正算法，考察了不同算法的收敛性能。 针对控制输入与输出之间的动态非线性关系，基于发动机进、排气延迟过程，构造滑模观测器，同时观测进气空气流量、燃气流量和排气空燃比。提出了煤层气发动机神经网络与PID并行控制的空燃比控制结构，研究了瞬态空燃比控制算法。