استفاده از کنترل کننده درجه دوگوسی برای بهینه سازی سیستمهای مبتنی بر موتور احتراق داخلی

چکیده مقاله

 کنترل بهینه از ردههای بسیار کاربردی و وسیع و بسیار مشهور مهندسی کنترل است. اساسکار، تلاش بر حداقل کردن تابعی وزندار از حالتها و ورودیها است به نحوی که مقصد اصلی مسئله کنترل تامین گردد. ترکیب رگولاتور درجه دو خطی که یک فیدبک حالت بهینه است و فیلتر کالمن که یک رویتگر حالت تعمیم یافته است، منجر به ایجاد نوعی از کنترلکننده میشود که به نام کنترل درجه دو گوسی LQG شناخته میشود. این کنترلکننده این قابلیت را دارد که یک فیدبک حالتی را فقط با در دست داشتن خروجیهای آلوده به نویز ایجاد کند، که در نهایت منجر به کمینه شدن یک تابع عملکر میشود. از این آرایش میتوان برای تعقیب ورودی دلخواه و همچنین تنظیم خروجی برای تعقیب صفر استفاده نمود . در این مقاله، از کنترلر درجه دو گوسی برای کنترل استراتژیهای بهینه در موتورهای مبتنی بر احتراق داخلی استفاده میشود. ابتدا معادلات موتور توسط روابط ریاضی حاکم بر آن محاسبه خواهد شد. این روابط دستهای از معادلات دیفرانسیل غیرخطی را تشکیل میدهند. سپس معادلات مورد بررسی خطیسازی شده و به کمک فضای حالت بدست آمده، کنترل LQG برای سیستم بدست میآید. این کنترلکننده در چهار حالت مختلف بر روی سیستم غیرخطی اعمال شده و نتایج شبیهسازی از منظر بهینه بودن نتایج و منطقی بودن پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. چهار بخش مهم به عنوان کنترل موتور شامل، کنترل زمان پاشش سوخت، کنترل سرعت، کنترل گشتاور و کنترل نسبت هوا به سوخت هستند. در هر کدام از موارد اشاره شده، سعی شد با استفاده از کنترل کننده LQG سیستم کنترل بهینه برای ردیابی ورودی مرجع طراحی شود. موتور و روابط حاکم در نرمافزار متلب شبیهسازی گردید. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد که با وجود پیچیده بودن مدل غیرخطی موتور، امکان طراحی کنترلکننده LQG وجود دارد و نه تنها پایداری سیستم تضمین خواهد شد بلکه مواردی نظیر زمان نشست توسط  پارامترهای طراحی قابل کنترل خواهند بود.

دریافت لینک دانلود مقاله