搜索
基于模型的电控汽油机标定技术研究ResearchonCalibrationTechnologyforElectronicControlledGasolineEngineBasedonModel姓名：导师：报告主要内容研究背景1标定技术的发展现状研究意义研究内容和研究方法时间节点安排234567研究条件、研究基础及可行性分析拟解决的关键理论、技术问题及创新点1.研究背景节能、减排驾驶性、舒适性发动机新技术可变配气、稀薄燃烧、代用燃料等电子控制技术控制策略控制参数硬件性能控制参数的优化选取就是标定控制参数很多，影响错综复杂直接影响发动机的性能标定技术的研究具有重要的意义2.标定技术的发展现状标定技术是随着电控技术的发展而发展的电控技术发展初期电控系统功能简单，控制参数比较少标定内容简单，工作量小工程师根据实践经验就能完成排放法规不断严格，动力性、经济性要求不断增加功能不断增强，控制参数不断增多，控制方法越来越复杂，控制精度要求越来越高标定变成多变量，多约束，多优化目标的复杂工程问题传统的标定方法很难在短时间内达到最优的标定结果更加强大更加复杂新的标定技术2.1传统标定方法的不足1.效率低2.缺乏严格的科学性传统标定过程通常在于优化发动机的控制脉谱，需要大量的台架试验；为了精确可靠地标定脉谱，常要求采用全因子试验，工作量巨大。一个工况点的测量点数试验条件的变化难以校准，试验台架系统很难提供标准的动态工况；反复地进行动态试验对台架影响很大，标定过程难以再现。2.2基于模型标定技术的出现20世纪70年代，逐渐用准确的数学过程取代以往的经验，对试验数据进行回归分析，获得回归模型，预测发动机性能，评价可能的标定方式。在这个基础上，将数学的优化理论引人发动机电控系统的参数标定，实现发动机在满足一定限制下达到最高性能。这种对试验数据进行拟合建模并在模型的基础上进行参数优化的方法就是基于模型标定技术。不同标定方法测量点数对比2.3基于模型标定技术的研究现状国外：日趋成熟主要掌握在从事该技术开发和支持的企业中德国SCHENCK开发的VEGA自动优化系统；美国MathWorks与福特合作开发的基于模型的标定工具箱(Model-BasedCalibrationToolbox)。国内：起步较晚20世纪90年代始有基于模型的标定技术研究见诸文献近10多年来国内高校及企业开展了大量的研究工作，采用多项式、遗传算法、神经网络等发动机模型，推进了基于模型的标定技术的发展。3.研究意义可以大幅度减少台架试验工作，降低费用，明显缩短开发、测试的时间，从而提高标定效率；可以灵活、方便地仿真发动机的各种运行状态(如高、低温等)，具有很高的可重复性，而不具破坏性，无危险；与不同的开发群体基于一个平台进行开发，群体间容易实现模块共享和知识共享，利于实现一体式开发。本研究为基于模型的标定技术的发展应用积累很好的经验。4.研究内容及研究方法研究内容：如图所示其中试验设计、数据建模、标定优化是三大核心内容基于模型的发动机标定优化过程4.1试验设计选择合适的试验设计方法，优化试验工况点的位置，使样本点更有代表性，在满足需要的前提下使试验量最少。具体内容：因素、范围的确定确定输入因素和输出响应，进行调查试验-建立边界模型试验方法的选择正交实验法、空间填充法、经典方法、优选法试验设计的拓展补充边界模型剔除的样本点，提高设计精度4.2数据建模对试验数据进行处理，把试验数据所代表的映射关系进行数学描述，从而得到发动机输入输出特性的响应模型。主要内容：局部模型的构建-因变量随自变量的变化关系全局模型的构建-全局变量与局部模型的拟合系数的映射关系模型的校验和准确性分析需要注意的是数据模型一般基于稳态工况，要建立瞬态响应模型，则需要构建物理模型。多项式、多样条函数、生长模型、自由节点样条函数等混合样条函数、径向基准函数、神经网络模型、随机过程模型、响应曲面模型等4.3标定优化选择合适的优化算法，进行编程设计，以产生优化的发动机控制脉谱。局部优化不考虑工况点之间的相互影响，对独立的各个工况点的控制参数进行优化常用方法是梯度法最大缺点是无法确定发动机是否通过了整个排放标准，无法满足瞬态工况下发动机性能标定的要求全局优化对若干个工况点综合进行控制参数的优化传统的方法有枚举法和Lagrange法新的方法有遗传算法、人工神经网络方法、鲁棒优化法、随机试验法等4.4研究方法试验环节增强、校验理论环节数据采集验证试验试验设计数据建模优化标定简化、减轻调查试验5.拟解决的关键理论、技术问题及创新点要解决的关键理论和技术问题主要有：（1）新的试验设计方法的研究，新的稳态响应模型的选择与构建，新的优化算法的设计编程；（2）针对瞬态工况的标定，包括瞬态工况的试验设计，瞬态响应模型的构建，瞬态脉谱的优化等。主要创新点是：（1）通过试验与理论相结合的方法，深入研究了基于模型的发动机标定优化过程，并对各个环节提出了新的设计方法；（2）探索了基于模型标定技术在瞬态工况的应用。研究具有很强的可行性良好的试验条件CA6GV研究基础充实的理论基础ME7系统硬件工具软件工具模型工具数学基础6.研究条件、研究基础及可行性分析由ETAS公司生产的ES590，ES600，ES610，ES620；ES780以及空燃比计；由AVL公司生产的DIGas2200型排放分析仪。试验台架布置示意图7.时间节点安排序号时间节点工作内容12011.11~2012.1试验设计22012.2~2012.3数据采集32012.4~2012.6数据建模42012.7~2012.9优化标定52012.10~2012.12试验验证62013.1~2013.4撰写论文