汽油机涡轮增压器的非线性观测器设计

汽油机涡轮增压器的非线性观测器设计

现代汽油机设计的一个主要目标就是减少油耗，其中一个重要的途径就是通过使用涡轮增压器来缩减发动机的尺寸。

涡轮增压器主要参数的估计对于涡轮增压发动机的控制十分重要。提出了一种新的算法，使用发动机子系统中的平均值模型来估计涡轮增压器转子转速、压缩机下游的空气温度和压缩机上方的空气流速。建立了1.7L汽油机涡轮增压器的非线性Luenberger观测器，并通过分析可知其是渐进稳定的。利用实际的发动机数据，通过试验设计出观测器。试验结果表明，观测器可以采集涡轮增压器的动态因素，而且其估计出的涡轮增压器主要参数与试验结果有很好的一致性。

针对涡轮增压器转子和中间冷却器建立了各自的动力学模型，进而得到了系统的状态空间表达式，两个参数分别为涡轮增压器的放大压力和转子转速。在系统状态空间表达式的基础上，设计出了其非线性观测器。由观测器结构建立了误差估计方程。采用利亚普诺夫直接法证明了观测器误差的渐进稳定性。

通过对比一个4缸涡轮增压器的测量数据，对所设计的观测器性能进行了测试。通过给发动机不同的转速和扭矩的阶跃输入，对观测器进行了试验验证。将观测数据与试验数据对比，证明了观测器设计的合理性。

R.Salehi et al.American Control Conference(ACC),17-19 June 2013.

编译：白鸽