一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法
本发明为一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，包括建立EGR率计算表达式、从表达式中分析不确定性因素并量化，得出不确定性模型，分析温度和转速的修正因子，建立包含不确定性因素的最终EGR率数学模型，获得最终EGR率的均值、根据目标EGR率与实际EGR率之间的误差，利用模糊逻辑控制器控制EGR阀门开度，使实际EGR率达到目标EGR率、重复上述步骤，达到EGR率的实时控制。本发明通过考虑实际运行中的传感器测量的误差、温度、转速这三个不确定性因素，能够更加准确的确定实际EGR率，有效的提高控制结果的准确性，同时采用模糊逻辑控制。能够更准确的控制EGR率。
发明专利
CN202311531309.9
2023-11-17
CN117404216A
2024-01-16
F02M26/47(2016.01)
电子科技大学长三角研究院(湖州)
智鹏鹏;刘雪琴;官毅;赵彦春;王伟;汪忠来
310000 浙江省湖州市西塞山路819号南太湖科技创新综合体B1幢8层
大连优路智权专利代理事务所(普通合伙)
孙明朗
浙江;33
1.一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：建立EGR率计算表达式； S2：从计算EGR率的表达式中分析不确定性因素并进行量化，并得出不确定性模型； S3：考虑温度、转速对EGR率的影响，并分析出温度和转速的修正因子； S4：建立包含不确定性因素的最终EGR率数学模型； S5：读取数据传感器测量的发动机进气处氧气浓度的值，并对最终EGR率数学模型进行蒙特卡洛模拟，得到最终EGR率的均值； S6：根据航空发动机数据处理器，查询EGR率MAP得出目标EGR率； S7：计算目标EGR率与最终EGR率的均值的误差，并利用模糊逻辑控制驱动航空发动机上的EGR阀门，改变阀门开度从而改变EGR率； S8：重复步骤S5-S7，实时控制EGR率。 2.根据权利要求1所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中EGR率计算表达式为： 其中：[O2]为环境空气中的氧气浓度，[O2]intake为发动机进气处氧气浓度的值，该值由数据传感器测得，[O2]exhaust为废气中的氧气浓度，该值可忽略不计，即[O2]exhaust＝0。 3.根据权利要求2所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，步骤S1中计算EGR率的表达式中[O2]intake的测量存在误差，考虑该参数不确定性对实际EGR率的影响，得出不确定性模型，其表达式如下： 其中：[O2]intake为发动机进气处氧气浓度的真实值，表示航空发动机数据处理器测量的发动机进气处氧气浓度的值，ε为该传感器测量的误差，该误差服从数学期望为0、方差为σ2的高斯分布。 4.根据权利要求3所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，步骤S3为：从航空发动机数据处理器处获得发动机进气、排气温度、发动机转速对EGR率的影响，并通过回归分析得到温度修正因子β1和转速修正因子β2。 5.根据权利要求4所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，步骤S4中包含不确定性因素的EGR率数学模型表达式为： EGRfinal(％)＝EGR(％)+β1T+β2RPM 再将步骤S1中的EGR率计算表达式和S2中的不确定性模型带入至包含不确定性因素的EGR率数学模型得到包含不确定性因素的最终EGR率数学模型，其表达式为： 其中：EGRfinal(％)为最终EGR率，[O2]为环境空气中的氧气浓度，表示航空发动机数据处理器测量的发动机进气处氧气浓度的值，[O2]exhaust为废气中的氧气浓度，β1为温度修正因子，β2为转速修正因子，ε为该传感器测量的误差，T为温度，RPM为转速。 6.根据权利要求5所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤： S5.1：为不确定性因素：传感器误差Xi、温度Xj和转速Xn分配概率分布，确定传感器误差和温度服从高斯分布，转速服从均匀分布； S5.2：从已经确定概率分布的不确定性因素传感器误差Xi、温度Xj和转速Xn中随机抽取一个样本：将样本带入到最终EGR率数学模型中，本根据此时数据传感器测量的发动机进气处氧气浓度的值计算得到一个最终EGR率，记为y1； S5.3：重复步骤S5.2M次，计算得到M个最终EGR率值：(y1,y2,...,yM),根据得到的M个最终EGR率值，获得最终EGR率的概率分布、均值和方差。 7.根据权利要求6所述的一种考虑不确定性的航空发动机废气再循环率的控制方法，其特征在于，步骤S7包括以下步骤： S7.1：计算最终EGR率均值与目标EGR率之间的误差，其表达式为： 其中：error为误差值，EGRtarget(％)为目标EGR率，表示最终EGR率的均值； S7.2：定义模糊集：NB、NS、ZE、PS、PB分别表示；误差非常大且为负、误差略微大且为负、误差接近零、误差略微大且为正、误差非常大且为正； S7.3：定义模糊规则：如果误差是NB，则输出是大幅度增加EGR阀门开度；如果误差是NS，则输出是轻微增加EGR阀门开度；如果误差是ZE，则输出是保持当前EGR阀门不变；如果误差是PS，则输出是轻微减小EGR阀门开度；如果误差是PB，则输出是大幅度减小EGR阀门开度。