Model predictive control of diesel engine air path with actuator delays
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Son yıllarda, otomobillerin sayısındaki artışla ülkelerin emisyon düzenlemeleri sıkılaştırılmıştır. Bununla birlikte, dizel motorların emisyonlarının azaltılması zor bir teknik konudur. Dizel Motor Hava Yolu (DMHY), 2 eyleyici, EGR valfi ve VGT vanası, ve 2 çıkışı, manifold mutlak basıncı ve hava kütle akışı, olan çok giriş çok çıkışlı (ÇGÇÇ) bir sistem olduğundan, tek giriş tek çıkışlı (TGTÇ) PID denetleyiciler ile bu sistemin kontrolü, çıkışlar üzerinde eyleyicilerin birleşik etkisi nedeniyle kontrol parametreleri için yinelenen ince ayar işlemi gerektirir. Bu tezin temel amacı, ÇGÇÇ DMHY sisteminin Model Öngörülü Kontrolüdür. Model Öngörülü Kontrol, literatürde ÇGÇÇ sistemler ile ilgili bir çok uygulama ile iyi bilinen bir tekniktir. Mevcut sonuçlar, Model Öngörülü Kontrolün istenen çökme süresini, sıfır sabit durum hatasını ve sistem çıkışlarının her ikisinin de aşma kriterlerini karşılayabildiğini göstermektedir. Bununla birlikte, sistem performansını önemli ölçüde etkileyen eyleyici gecikmesinin etkisi yeterince ele alınmamıştır. Bu tezde, DMHY'nun Model Öngörülü Kontrolü, sistem modelinde EGR ve VGT eyleyicilerine eklenen gecikme süresiyle genişletilmiştir. Sistem tanımlama teknikleri kullanılarak, sistemin doğrusal bir durum-uzay modeli elde edilmiş ve belirlenen modelin durumları gecikme süresi nedeniyle genişletilmiştir. Algoritmada gecikme göz önüne alındığında Model Öngörülü denetleyicinin daha iyi performans gösterdiği gösterilmiştir. Bu tezin bir başka katkısı ise TGTÇ PID denetleyicilerinin Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) yöntemi ile optimize edilmiş olmasıdır. Ziegler-Nichols (ZN) yöntemi ile bulunan PID kazanımları PSO'nun başlangıç noktaları olarak alınmıştır ve PSO'nun, ÇGÇÇ sistem için PID denetleyici performansını iyileştirdiği gösterilmiştir. In recent years, emission regulations of the countries have been tightened with the increase in the number of cars. Nevertheless, reducing the emissions of diesel engines is a difficult technical issue. Since the Diesel Engine Air Path (DEAP) is a MIMO system with 2 actuators, EGR valve and VGT valve, and 2 outputs, manifold absolute pressure (MAP) and air mass flow (MAF), control of this system with SISO PID controllers requires an iterative fine-tuning process for controller parameters due to coupled effect of VGT and EGR on MAP and MAF. The main objective of this thesis is the Model Predictive Control (MPC) of MIMO Diesel Engine Air Path system. MPC is a well-known technique in the literature with its many applications on MIMO systems. Existing results show that MPC can satisfy the desired settling time, zero steady-state error, and overshoot criteria for both outputs MAP and MAF. However, the effect of actuator delay that considerably affects system performance, is not addressed sufficiently. In this thesis, MPC of DEAP is extended with a delay term added to actuators EGR and VGT on the plant model. A linear state-space model of the plant is obtained by using the System Identification techniques and the states of the identified model are extended due to delay term. It is shown that MPC performs better when the delay is taken into account in the algorithm. Another contribution of this thesis is that SISO PID controllers are optimized by Particle Swarm Optimization (PSO) method. The PID gains found by Ziegler-Nichols (ZN) method are taken as the initial points of the PSO and it is shown that PSO improves the PID controller performance for the MIMO system.
Collections