带有离散连续混合动态特征的共轨系统轨压波动抑制控制研究

There is a coupling with discrete events and continuous dynamic in the fuel rail system of GDI engines. A new challenge is presented in the multi-physical dynamic coupling field of mechanical-electro-hydraulic and in the active rejection control area of rail pressure discrete disturbance. By revealing the internal transient coupling mechanism of fuel rail system and the fluctuation disturbance regularities of rail pressure, this project establishes a data-physical mechanism mixed model to describe the system disturbance properties and discrete switching dynamic. The disturbance prediction-compensation method and disturbance active rejection method are researched for discrete-continuous hybrid system, the rail pressure control system rapidly and smoothly under variable engine conditions is realized. The multiscale estimation method based on wavelet decomposition is studied, that purpose is to achieves the effective estimation of fast state variable through slow state variable in fuel rail system. Then a fast solution method and a high precision MAP calibration technique for nonlinear algorithm is proposed in this project, a high efficiency and low cost realization scheme in rail pressure system is formed here. This project will not only provide the effective solutions for rail pressure control system of GDI engine, but also promote the development of control theory and its application.

直喷汽油机的燃油共轨系统是一个离散事件与连续动态耦合的复杂系统。该系统在机-电-液多物理场的动力学耦合机制及轨压离散扰动的主动抑制控制方面提出了新的挑战。本项目通过揭示共轨系统内部瞬态耦合机理和轨压波动扰动规律，建立描述扰动特性和离散切换动态的共轨系统数据/机理混合模型；研究离散连续混杂系统干扰预测补偿方法和扰动抑制控制方法，实现多工况时变扰动下的快速稳定轨压控制；研究基于小波分解的多尺度估计方法，获得共轨系统慢变状态量对快变状态的有效估计；研究复杂非线性算法的快速求解与高精度MAP化方法，形成轨压控制系统的高效低成本实现方案。本项目的开展为直喷汽油机燃油共轨系统轨压控制提供有效的解决方案，也将进一步促进控制理论与应用的发展。

项目以发动机高压燃油共轨系统的瞬态性能分析及扰动抑制控制问题为研究基础，以实现发动机的高效燃烧、提升燃油经济性为目标，项目实施期间，项目研究团队紧紧跟随车辆控制发展热点，将研究任务逐步从发动机单动力系统研究拓展为车载多动力系统的能量协同优化研究。项目开展了：1）提出了一种机电液多物理场耦合的共轨系统建模方法，并将其参数化作为轨压控制算法的验证平台，设计了一种基于终端滑模控制的轨压扰动抑制算法，能有效改善轨压的瞬态和稳态性能；2）建立了多次喷射模式下的喷油量自学习补偿预测模型，该模型能通过轨压波动、喷油间隔、喷油压力、喷油脉宽等参数实时预测当前喷油模式下的喷油补偿量，能有效提升多次喷射下发动机喷油的精度；3）拓展研究了基于路况交通信息下的多动力系统车辆节能优化相关问题，提出基于行驶速度优化的发动机、电机多动力系统能量分配策略、基于工况预测的速度优化方法及基于车速预测的预测巡航控制方法，同时研究了预测节能优化算法的快速实现方法。本项目的研究为轨压控制系统的设计提供了一定的解决思路，同时随着智能化的需求，本项目新增的研究为车辆节能控制提供了解决方案，