葉磊+黃玉強(qiáng)

摘 要：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)，即GDI（Gasoline Direct Injection）汽油機(jī)，相對(duì)于傳統(tǒng)PFI（Port Fuel Injection）發(fā)動(dòng)機(jī)具有動(dòng)力性能好，燃油經(jīng)濟(jì)性好，低排放等優(yōu)點(diǎn)，軌壓控制是GDI汽油機(jī)的控制的重要一環(huán)。本文提出了一種前饋控制與PI反饋控制結(jié)合的復(fù)合控制策略，采用Matlab/Simulink與GT-FUEL聯(lián)合仿真的方式驗(yàn)證該控制策略的可行性。聯(lián)合仿真中，進(jìn)行了軌壓階躍信號(hào)跟蹤仿真，復(fù)合控制策略達(dá)到了理想的效果。

關(guān)鍵詞：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)；聯(lián)合仿真；軌壓；復(fù)合控制策略

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2017）05-0008-04

Simulation of Rail Pressure Control strategy for GDI Engine

YE Lei， HUANG Yu-qiang

（ Laboratory of Internal Combustion Engine， College of Automotive Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan430070， China ）

Abstract： Compared with PFI（Port Fuel Injection） engine， GDI（Gasoline Direct Injection） engine has advantages on dynamic performance， fuel economy performance and emission performance. The control of rail pressure is one of the most crucial parts for GDI engine. A composite control strategy that consists of a feed-forward control strategy and PI close-loop control strategy has been put forward and tested through the co-simulation between Matlab/Simulink and GT-FUEL. In the co-simulation， step signal tracking simulation were conducted and the results reached the expectation.

Key Words： GDI engine； Co-simulation； Rail pressure； Composite control strategy

引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，汽車在普通家庭中逐漸普及，能源和環(huán)境問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。缸內(nèi)直噴汽油汽油機(jī)因?yàn)榫哂袆?dòng)力性好，燃油經(jīng)濟(jì)性好，低排放等優(yōu)勢(shì)，成為各大研究機(jī)構(gòu)的研究熱門[1]。

GDI汽油機(jī)直接將汽油噴到汽缸內(nèi)，能夠精確控制噴油量和進(jìn)氣量?jī)蓚€(gè)方面，從而調(diào)節(jié)空燃比，具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。在低負(fù)荷時(shí)采用分層燃燒模式，車輛減速時(shí)斷油減少燃油消耗，其燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于傳統(tǒng)PFI發(fā)動(dòng)機(jī)[2]。因?yàn)槠變?nèi)部壓力高，GDI汽油機(jī)所需噴油壓力遠(yuǎn)大于PFI發(fā)動(dòng)機(jī)，所以GDI汽油機(jī)油霧顆粒小，霧化程度高，GDI汽油機(jī)油霧顆粒達(dá)到20um-25um，而PFI發(fā)動(dòng)機(jī)油霧顆粒為200um，其可燃混合氣形成比PFI發(fā)動(dòng)機(jī)更容易[3]。

GDI汽油機(jī)的軌壓直接影響了噴油器噴油壓力，進(jìn)而影響了發(fā)動(dòng)機(jī)性能，因此軌壓控制是一個(gè)重要的課題。由于臺(tái)架試驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高，仿真成為了發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不可缺少的一部分，本文采用的復(fù)合控制策略由基于MAP的前饋控制策略與具有自整定功能的PI反饋控制策略組成，采用Matlab/Simulink控制器模型與GT-FUEL共軌系統(tǒng)模型聯(lián)合仿真的方式，驗(yàn)證該控制策略的可行性，仿真試驗(yàn)達(dá)到了理想控制效果。

1 高壓燃油共軌系統(tǒng)及模型

1.1 GT-SUITE簡(jiǎn)介

GT-SUITE系列軟件是由美國(guó)Gamma Technologies 公司開(kāi)發(fā)的汽車仿真分析系列套裝軟件，能進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)以及車輛仿真，涵蓋了流體、機(jī)械、電、磁熱和控制等方面。

1.2 高壓燃油共軌系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GDI汽油機(jī)共軌系統(tǒng)主要由油箱、低壓油泵、高壓油泵、共軌、軌壓傳感器、噴油器、ECU電控單元以及管路等。低壓油泵與油箱等部分組成了低壓油路，高壓油泵、高壓油軌等部分組成了高壓油路，高壓油泵連接了低壓油路與高壓油路兩個(gè)部分。

共軌系統(tǒng)燃油流向及控制原理如圖1所示。低壓油泵將油箱內(nèi)的汽油泵出，向高壓油泵提供0.38-0.62MPa的低壓汽油，作為高壓油泵汽油來(lái)源。汽油經(jīng)過(guò)高壓油泵的壓力調(diào)節(jié)電磁閥（MSV），進(jìn)入高壓油泵泵體內(nèi)部，高壓油泵在凸輪帶動(dòng)的活塞擠壓下，形成小于20MPa的高壓燃油，再經(jīng)過(guò)單向閥（CV）進(jìn)入到高壓油路中，給共軌提供高壓燃油。共軌中的燃油通過(guò)噴油器噴入汽油機(jī)汽缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)供油。為了保護(hù)共軌系統(tǒng)不受到損傷，高壓泵和共軌的安全閥（SV）在軌壓大于20MPa時(shí)開(kāi)啟，多余的汽油回流到低壓油路中，起到泄壓的作用。

ECU通過(guò)接收軌壓傳感器采集到的軌壓信號(hào)，控制壓力調(diào)節(jié)電磁閥（MSV）開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，來(lái)調(diào)節(jié)軌壓，形成閉環(huán)控制。

1.3 高壓燃油共軌系統(tǒng)模型

本文目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)為三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用三葉輪式高壓油泵。圖2所示為高壓燃油共軌系統(tǒng)模型。

1.3.1 低壓泵模型endprint

低壓油泵泵油壓力低（0.38-0.62MPa），供油壓力小，對(duì)高壓燃油共軌系統(tǒng)軌壓波動(dòng)的影響小，采用EndEnvironment模塊作為低壓油泵的簡(jiǎn)化模型，向高壓油泵提供穩(wěn)定壓力的燃油，設(shè)置供油壓力為0.4MPa。圖3所示為低壓油泵模型。

1.3.2 高壓泵模型

柱塞式高壓油泵由泵體、壓力調(diào)節(jié)電磁閥、柱塞、凸輪、單向閥組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為壓力調(diào)節(jié)電磁閥，如圖4所示，為高壓泵的結(jié)構(gòu)及與工作原理示意圖。圖5為高壓泵柱塞升程圖，泵油過(guò)程如下：

①進(jìn)油階段：當(dāng)柱塞從上止點(diǎn)下行時(shí)，壓力調(diào)節(jié)電磁閥在彈簧作用下保持開(kāi)啟，單向閥保證高壓油路中的汽油不會(huì)倒流進(jìn)入高壓油泵中，泵體內(nèi)油壓急劇下降，低壓油路中的汽油通過(guò)進(jìn)油口進(jìn)入泵體內(nèi)。

②回油階段：柱塞到達(dá)下止點(diǎn)之后，開(kāi)始上行，泵體內(nèi)油壓大于低壓油路中的油壓時(shí)，壓力調(diào)節(jié)電磁閥未關(guān)閉，則燃油通過(guò)進(jìn)油口回流到低壓油路中。

③供油階段：在柱塞上行某一時(shí)刻，壓力調(diào)節(jié)電磁閥獲得一個(gè)電磁力，在電磁力的作用下，壓力調(diào)節(jié)電磁閥關(guān)閉，泵體內(nèi)油壓急劇上升，當(dāng)油壓大于高壓油路油壓時(shí)，泵內(nèi)汽油進(jìn)入高壓油路中，實(shí)現(xiàn)供油。進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)后，缸內(nèi)壓力下降，壓力調(diào)節(jié)電磁閥開(kāi)啟，重復(fù)以上過(guò)程。如圖5中供油階段包含的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為控制角，記作θ。θ越大，高壓泵供油越多，高壓油路中油壓越高。

圖6為GT-FUEL中高壓油泵的模型。Orifice Conn為孔連接模塊，通過(guò)控制其孔徑大小模擬壓力調(diào)節(jié)電磁閥的開(kāi)閉狀態(tài)，作為壓力調(diào)節(jié)電磁閥的簡(jiǎn)化模型。OutLetVolume-1模塊作為出油孔與高壓油路連接，單向閥由圖6圈出的三個(gè)Mechanical模塊組成。SafteyValve-1為安全閥，PlungerLift為凸輪。表1為高壓泵參數(shù)：

1.3.3 共軌與噴油器模型

高壓燃油共軌采用PipeRound和FlowSplitTRight模塊串聯(lián)，構(gòu)成共軌的主體，F(xiàn)lowSplitTRight模塊用于噴油器連接。噴油器采取簡(jiǎn)化模型，F(xiàn)lowSplitGeneral與PipeRound模塊作為噴油器腔體，InjNozzConn模塊作為噴油嘴。圖1-7所示為共軌與噴油器模型。表2為共軌與噴油器參數(shù)。

2 復(fù)合控制策略設(shè)計(jì)

2.1 復(fù)合控制策略

本文中采用的復(fù)合軌壓控制策略由基于MAP的前饋控制策略與具有自整定功能的PI反饋控制策略組成。最常見(jiàn)的控制方式為PI控制，PI控制容易實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)，但PI控制為“有差控制”，控制量與偏差成正比，不適合控制擾動(dòng)大的系統(tǒng)[5]。前饋控制則能根據(jù)當(dāng)前工況，及時(shí)給出控制量，但開(kāi)環(huán)控制適應(yīng)性不強(qiáng)，易受干擾。本文中控制策略將兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，達(dá)到理想的控制效果。

軌壓目標(biāo)值Ptarget是ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況查詢和計(jì)算得到的值，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速n、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等方面為決定Ptarget的主要因素。高壓燃油共軌系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為高壓油泵中的壓力調(diào)節(jié)電磁閥，控制量為壓力調(diào)節(jié)電磁閥控制角θ，θ由前饋控制中的預(yù)控角θ0，及反饋控制的θPI兩個(gè)部分相加得到，即θ = θ0 + θPI。在仿真系統(tǒng)中，Simulink控制器模型將得到的控制角θ 轉(zhuǎn)化為GT-FUEL中壓力調(diào)節(jié)電磁閥控制信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌壓的控制。圖8為復(fù)合控制原理圖。

2.1.1 基于MAP的前饋控制

前饋控制為開(kāi)環(huán)控制，不需要檢測(cè)被控效果，其自變量為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n和軌壓目標(biāo)值Ptarget，噴油量Q，根據(jù)這三個(gè)量在MAP中查詢得到預(yù)控角θ0，需要進(jìn)行大量MAP標(biāo)定仿真試驗(yàn)和反饋參數(shù)整定仿真試驗(yàn)。由于工作量的過(guò)大，本文仿真忽略了噴油量Q的影響，采用定噴油脈寬進(jìn)行所有仿真試驗(yàn)。

2.1.2 PI反饋控制

PI反饋控制包括了比例控制與積分控制。其自變量為實(shí)際軌壓P與目標(biāo)軌壓Ptarget。PI控制中Kp和Ki值需要適應(yīng)不同的工況，所以PI控制部分要具備自整定的功能。根據(jù)實(shí)際軌壓與目標(biāo)軌壓的差ΔP以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n調(diào)節(jié)Kp與Ki的值，在MAP中查詢不同ΔP和n值下的對(duì)應(yīng)的Kp值和Ki值，來(lái)滿足不同工況的需求。參考模糊PID控制參數(shù)整定原則[6]，設(shè)定的PI控制參數(shù)整定原則如下：

①當(dāng)實(shí)際軌壓與目標(biāo)軌壓的差|ΔP|較大時(shí)，為了跟蹤性能更好，增大Kp的值，同時(shí)避免超調(diào)過(guò)大，取較小Ki值。

②當(dāng)實(shí)際軌壓與目標(biāo)軌壓的差|ΔP|較小時(shí)，為使系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)較小，Kp取較小值，保證響應(yīng)速度，Ki適當(dāng)取較大值。

實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)軌壓控制策略的中需要考慮到噴油量、燃油溫度等因素，并對(duì)前饋控制的量以及PI控制中的參數(shù)進(jìn)行修正，本文只研究復(fù)合控制策略的可行性，所以將其進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

2.2 MAP標(biāo)定與參數(shù)整定

根據(jù)2.1節(jié)所介紹控制策略，建立如圖9所示為控制器模型。對(duì)GT-FUEL模型進(jìn)行控制，需要進(jìn)行前饋MAP和具有PI反饋控制參數(shù)的整定，需要進(jìn)行Simulink與GT-FUEL的聯(lián)合仿真。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹前饋MAP標(biāo)定和PI控制的參數(shù)整定過(guò)程。

2.2.1 聯(lián)合仿真系統(tǒng)建立

GT-SUITE與Simulink聯(lián)合仿真的方式有以下兩種：

①在Simulink界面中運(yùn)行GT-SUITE模塊；

②將Simulink模型編譯為.dll/.so庫(kù)文件，然后導(dǎo)入到GT-SUITE中進(jìn)行仿真。

本文采用相對(duì)便捷的第一種方式。

將GT-SUITE根目錄下Simulink聯(lián)合仿真庫(kù)導(dǎo)入matlab路徑中，使GT-SUITE Model模塊能夠在Simulink中使用。每個(gè)采樣周期，Simulink會(huì)通過(guò)GT-SUITE Model模塊和SimulinkHarness模塊傳輸數(shù)據(jù)，控制信號(hào)從GT-SUITE Model輸入，從SimulinkHarness對(duì)應(yīng)的接口傳輸?shù)紾T-SUITE中。同樣的Simulink每個(gè)采樣周期也會(huì)采集SimulinkHarness中的數(shù)據(jù)，反饋信號(hào)從GT-SUITE Model中相應(yīng)的接口傳到Simulink中來(lái)，形成閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。圖10所示為Simulink與GT-SUITE聯(lián)合仿真系統(tǒng)。endprint

2.2.2 前饋MAP的獲取過(guò)程

本文中MAP的獲取采用開(kāi)環(huán)控制的方式進(jìn)行，MAP的x軸為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，y軸為目標(biāo)軌壓Ptarget，z軸為預(yù)控角θ0。設(shè)定一定轉(zhuǎn)速梯度和目標(biāo)軌壓梯度，兩兩組合，調(diào)節(jié)開(kāi)環(huán)控制輸入的控制角θ，待開(kāi)環(huán)控制軌壓穩(wěn)定后，設(shè)最接近目標(biāo)軌壓的控制角為該工況下的預(yù)控角。圖11為仿真所獲得的前饋MAP。

2.2.3 PI反饋控制的參數(shù)整定

PI反饋控制分為兩個(gè)部分：Kp查詢計(jì)算部分和Ki查詢計(jì)算部分。Kp由基比例常數(shù)Kpb、Kp轉(zhuǎn)速修正表和Kp偏差修正表相乘得到，同樣Ki自整定也由基積分系數(shù)Kib、Ki轉(zhuǎn)速修正表和Ki偏差修正表相乘得到。采用常值信號(hào)軌壓跟蹤仿真或正弦信號(hào)軌壓跟蹤仿真進(jìn)行整定。本文中參數(shù)整定方法如下：

①遵循2.1.2節(jié)所述自整定原則，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定Kp和Ki偏差修正表。

②以n=4000rpm為基準(zhǔn)，該轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速修正表輸出值為1。在n=4000rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行基比例系數(shù)Kpb和基積分系數(shù)Kpi的整定仿真試驗(yàn)。進(jìn)行多次軌壓跟蹤仿真，使用Simulink中的Response Optimization工具作為輔助，選取Kpb和Kpi值。

③設(shè)定一定轉(zhuǎn)速梯度，在某一轉(zhuǎn)速下，使用前一步驟中的Kpb和Kpi值并乘以一個(gè)轉(zhuǎn)速修正系數(shù)，進(jìn)行軌壓跟蹤仿真，設(shè)定控制效果最佳的修正系數(shù)為該轉(zhuǎn)速下的修正系數(shù)。

④因?yàn)橛蟹答伩刂频募尤?，原先的前饋MAP軌壓會(huì)有一定偏移，故重新進(jìn)行上一節(jié)過(guò)程，對(duì)原MAP進(jìn)行修正。

參數(shù)整定是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，最終得到了比較合適的PI反饋控制參數(shù)。

3 聯(lián)合仿真試驗(yàn)

本章進(jìn)行了復(fù)合控制策略的階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真和正弦信號(hào)軌壓跟蹤仿真，在階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真中設(shè)立了純PI控制對(duì)照組，驗(yàn)證復(fù)合控制策略的控制效果。

3.1 復(fù)合控制策略階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

（1）復(fù)合控制5MPa階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

設(shè)定曲軸轉(zhuǎn)速為4000rpm，初始軌壓為3MPa，仿真進(jìn)行2s，目標(biāo)軌壓在1s時(shí)從3MPa階躍到5MPa，仿真步長(zhǎng)設(shè)為0.001s。圖12和圖13為5MPa階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真結(jié)果。

仿真中未出現(xiàn)超調(diào)。軌壓在1.026s，即階躍開(kāi)始后0.026s達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。t=1.531s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最低值為4.913MPa。t=1.396s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最高值為5.083MPa。軌壓波動(dòng)在±0.09MPa內(nèi)。

（2）復(fù)合控制10MPa階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

設(shè)定曲軸轉(zhuǎn)速為4000rpm，初始軌壓為3MPa，仿真進(jìn)行2s，目標(biāo)軌壓在1s時(shí)從3MPa階躍到10MPa，仿真步長(zhǎng)設(shè)為0.001s。圖14和圖15為10MPa階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真結(jié)果。

t=1.078s時(shí)，軌壓達(dá)到最高值10.27MPa，超調(diào)量為2.7%。軌壓在約1.09s，即階躍開(kāi)始后0.09s到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定。t=1.452s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最低值為9.878MPa。t=1.668s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最高值為10.117MPa。軌壓波動(dòng)在±0.12MPa內(nèi)。

3.2 純PI控制策略階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

構(gòu)建純PI控制器與GT-FUEL共軌模型聯(lián)合仿真系統(tǒng)，按照本文3.1節(jié)中的仿真要求，進(jìn)行Kp值為80和Kp值為200的純PI控制階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真。

（1）Kp為80的純PI控制階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

Kp=80的純PI控制階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖16。階躍開(kāi)始后，實(shí)際軌壓未達(dá)到目標(biāo)軌壓，t=1.078s時(shí)最高軌壓為9.965MPa。在t=1.10s 時(shí)，即階躍開(kāi)始后0.1s到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。t=1.198s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最高值為9.874MPa，t=1.182s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最低值為9.616MPa。軌壓平均值為9.745MPa，波動(dòng)幅度達(dá)到±0.129MPa。軌壓達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)后，平均軌壓有略微上升趨勢(shì)。

（2）Kp為80的純PI控制階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真

純PI控制階躍信號(hào)軌壓跟蹤仿真結(jié)果如圖17所示。Kp=200的仿真中，軌壓在1.092s，即階躍開(kāi)始后0.092s到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定。t=1.982s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最低值為9.60MPa。t=1.128s時(shí)，軌壓相對(duì)穩(wěn)定后最高值為10.48MPa。波動(dòng)幅度在±0.48MPa。軌壓曲線程鋸齒狀，超調(diào)量大，穩(wěn)定性差。

3.3 結(jié)果分析

比較復(fù)合控制策略5MPa和10MPa的階躍信號(hào)仿真結(jié)果，10MPa軌壓穩(wěn)定后波動(dòng)幅度為±0.12MPa，5MPa穩(wěn)定后波動(dòng)幅度為±0.09MPa。在噴油脈寬一定的情況下，10MPa軌壓工況與5MPa相比，噴油器噴油量更大，另一方面油泵泵油壓力和泵油量也有所升高，導(dǎo)致軌壓波動(dòng)更大。所以低軌壓工況下，復(fù)合控制策略穩(wěn)壓能力更強(qiáng)。

比較Kp=80和Kp=200的純PI控制策略的仿真結(jié)果，Kp=80時(shí)，在階躍開(kāi)始后0.1s達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，相對(duì)穩(wěn)定后軌壓波動(dòng)為±0.129MPa，波動(dòng)雖小，但無(wú)法達(dá)到目標(biāo)軌壓，其平均軌壓為9.745MPa。Kp=200時(shí)能夠達(dá)到目標(biāo)軌壓，在階躍開(kāi)始后0.92s達(dá)到穩(wěn)定，但是波動(dòng)為±0.48MPa，幅度過(guò)大，且軌壓波形不穩(wěn)定。純PI控制在對(duì)軌壓進(jìn)行控制時(shí)，需要較大的Kp值才能達(dá)到較高的目標(biāo)軌壓。比例控制效果越強(qiáng)，調(diào)節(jié)速度越快，但容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。

比較復(fù)合控制策略10MPa和Kp=200的純PI控制仿真結(jié)果。復(fù)合控制策略軌壓從階躍開(kāi)始到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定，超調(diào)量在2.7%內(nèi)，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間為0.09s，軌壓波動(dòng)在±0.12MPa。純PI控制從階躍開(kāi)始到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定，時(shí)間需要0.092s，軌壓波動(dòng)在±0.48MPa。由于Kp=200的純PI控制的比例控制作用強(qiáng)，其到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間與復(fù)合控制策略相當(dāng)，都在0.09s附近，軌壓波動(dòng)遠(yuǎn)大于復(fù)合控制。復(fù)合控制策略中，前饋MAP給出精確的預(yù)控角，所以控制速度快，由于前饋控制的作用，PI控制所占比重小，所需的Kp的值小，所以軌壓超調(diào)小且更加穩(wěn)定[7]。endprint

綜上所述，基于MAP的前饋控制與具有自整定功能的PI反饋控制結(jié)合的復(fù)合控制策略具有良好的軌壓跟蹤能力，相對(duì)于純PI控制有更好的穩(wěn)壓性能。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種復(fù)合控制策略，該控制策略由基于MAP的前饋控制部分與具有自整定功能的PI反饋控制部分組成，通過(guò)聯(lián)合仿真試驗(yàn)的方式，對(duì)復(fù)合控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)進(jìn)行純PI控制對(duì)比仿真，說(shuō)明了復(fù)合控制策略的優(yōu)越性。

主要進(jìn)行了以下工作：

①基于某型1.2TGDI缸內(nèi)直噴汽油機(jī)，建立了高壓燃油共軌系統(tǒng)GT-FUEL模型。

②設(shè)計(jì)了復(fù)合控制策略。其中基于MAP的前饋控制策略自變量為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、目標(biāo)軌壓Ptarget，PI反饋控制策略自變量為實(shí)際軌壓P、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、目標(biāo)軌壓Ptarget。基于Matlab/ Simulink建立了兩種控制方法組成的復(fù)合控制器模型。

③構(gòu)建GT-FUEL與Simulink聯(lián)合仿真系統(tǒng)，簡(jiǎn)要說(shuō)明了前饋MAP標(biāo)定與PI控制參數(shù)整定過(guò)程，進(jìn)行了復(fù)合控制策略和純PI控制策略的階躍信號(hào)跟蹤仿真試驗(yàn)，證明了這種復(fù)合控制策略具有良好的軌壓跟蹤性能和穩(wěn)定軌壓能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊世春， 李君， 李德剛. 缸內(nèi)直噴汽油機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 車用發(fā)動(dòng)機(jī). 2007， 171（5）： 8-13.

[2]趙育新， 劉永旭. GDI的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 科技信息. 2009（25）： 496.

[3]欣白宇. GDI發(fā)動(dòng)機(jī)軌壓控制策略研究[D]. 長(zhǎng)春： 吉林大學(xué). 2012.

[4]郭帥. GDI發(fā)動(dòng)機(jī)共軌系統(tǒng)電磁閥建模與軌壓控制[D]. 長(zhǎng)春： 吉林大學(xué). 2013.

[5]李娟. 一種基于前饋補(bǔ)償?shù)腜ID軌壓控制設(shè)計(jì)方法[J]. 電子科技. 2014， 27（6）： 146-149.

[6]竇艷艷， 錢蕾， 馮金龍. 基于Matlab的模糊PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真[J]. 電子科技. 2015， 28（2）： 119-122.

[7]仇滔， 雷艷， 彭璟， 等. 高壓共軌燃油系統(tǒng)軌壓控制策略研究[J]. 內(nèi)燃機(jī)工程. 2013， 34（2）： 83-87.endprint