PDF《基于蝙蝠算法的发动机空燃比控制的研究》

第 本淼镀 西南大学学报ㄗ匀豢蒲О 鼓对 够隍鹚惴ǖ姆⒍杖急瓤刂频难芯 吴晨辉 』莆熬 』∶ 彼罩菘萍即笱 电子与信息工程学院 苏州 彼罩菔兄悄懿饪毓こ碳际跹芯恐行 苏州 拐何颂岣叻⒍杖急瓤刂频木岢隽艘恢只隍鹚惴ㄕú问 目刂破丝刂破饔τ糜 某单缸发动机的平均值模型中进行模拟测试⒓尤肓擞湍げ钩ツＰ抡娼峁砻氪 目刂破飨啾 于蝙蝠算法调整参数的 目刂破髂芨玫厥视Ψ⒍低车姆窍咝院褪北湫蕴匦运蔡た鱿驴杖急扔懈 的控制效果 关〖〈嚎杖急瓤刂或鹚惴 牟问挥湍げ钩黄骄的Ｐ 中图分类号 逼∥南妆曛韭∥恼卤嗪 端孀啪盟降牟欢咸岣裼涤械钠凳恳苍谟肴站阍嬷吹奈侍馐嵌允妥试吹男枨 量越来越大蹬欧诺奈财源笃廴疽踩涨餮现氪送夜褂写罅康呐┯没捣⒍头⒌ 用发动机茉次侍夂突肪澄侍庖丫晌桓鲐酱饩龅哪烟罅垦芯勘砻狈⒍目掌腿加捅 处于理论空燃比 ǘㄒ宕耸钡墓靠掌凳 附近时呋鞫匀加腿忌詹挠泻 气体的转换效率达到最大耸狈⒍Υ锏阶畲财欧判宰詈哂薪虾玫娜加途眯⒍ 空燃比控制的主要难点在于悍⒍低呈且桓龈叨确窍咝⑹北湫缘南低诠ぷ鞴讨行矶嗖问胪 部环境变化息息相关褂么车 目刂朴杀壤⒒⑽⒎掣龌方诘南咝缘鹘谙低扯苑⒍杖 比进行控制时苣讶〉酶呔瓤刂菩Ч 攵苑⒍低车姆窍咝允北湫晕侍疚奶岢鲆恢只隍鹚惴ㄕú问 目刂品椒⒔岷 油膜补偿模型⒏诺目杖急瓤刂葡低衬Ｐ ◎鹚惴 蝙蝠算法 炱 是一种启发式寻优算法 斩 钇旖淌谟 材晔状翁岢 质瞪钪序鹜ü慈范ㄎ锾宓男畔诖嘶∩涎莼隽蓑鹚惴且恢只诘挠呕 算法 紫仍诳尚锌占淅锶我獬跏蓟蛔樗婊缓笸ü惴ㄋ蜒白钣沤⑶以谧钣沤庵芪 成随机的新解来增强局部搜索佣氛莆漳勘甑目占湮恢 ∥恢酶 根据蝙蝠觅食的过程鸬乃俣⑵德屎妥晡恢每捎扇缦率阶颖硎 栖狡 钇 ┢狡芷偈崭迦掌 郴鹣钅航帐〗ㄉ杼低晨萍枷钅 蛔》亢统鞘薪ㄉ璨靠萍枷钅 髡呒蚪何獬炕 妒垦芯可饕邮鹿獾缱远觳饧际跹芯 式中 莸乃婊 德 的范围 粑 时刻的全局最优解 在可行空间内的蝙蝠坏┤范ǖ鼻白钣沤恐或鸹嶙鲆淮嗡婊硕佣蛔樾碌慕 的位置用如下式子表示 淦┦街 莸乃婊 是整个蝙蝠族群的脉冲强度在 时刻的平均值 ÷龀迩慷群推德 研究表明鹱畛跛蜒笆⒊雎龀迩慷冉洗蟮某龀迪执蠓段阉彬鸾咏晕锸 会减弱发出超声波脉冲的强度⑶以黾臃⑸淦德允迪志范ㄎ恐或鸱⒊龅某龀迩慷群 频率随着算法的迭代不断更新靡韵鹿侥Ｄ庹庖还 栖┢ ┢渲 坏 奘 』隍鹚惴ǖ 目刂颇Ｐ ∧勘旰难∪ 目标函数是评定一个系统性能的指标杂 目刂葡低车掣隹刂撇问壤刂 单元会使 系统产生稳态误差换挚刂 ┑ピ上忍蟛赡芑嵩黾映晃⒎挚刂 单元可以加快 系统的响应速度以及减弱超调趋势 纱丝杉 掣隹刂频ピ男阅苤副晖窍嗷ッ艿虼撕 难要求所有指标都取得最优值颐茄∮没诨治蟛詈魑蓝 目刂葡低承阅艿闹副治 差函数常用的有壕晕蟛罨 奔涑司晕蟛罨 椒轿蟛罨 奔涑似椒轿蟛 积分 渲 和 没有时间约束茉谧疃痰氖奔淠诰湍苁瓜低车ノ唤自鞠煊Υ锏轿忍 但是相应地容易引起较大的超调饫颐且 作为目标函数浔泶锸饺缦 疥 ┪吮阌诩扑饫镅∪』窒尬 渲 为调节时间曰窒藿欣肷〔裳芷谖 一系列采样点 代替连续时间 欣肷⒒玫 的离散化公式 ┢渲 隍鹚惴ǖ 牟问ㄊ侵荚谘坝趴占 中罢乙蛔樽钣诺 沟 目刂破鞑牡ノ唤自拘藕诺 值 最小 图』隍鹚惴ǖ 牟问 牟问恼 基于蝙蝠算法的 牟问ǖ目蛲既缤 彼 根据被控对象的传递函数杂 目刂 器的掣霾问序鹚惴ǖ扑恳淮 更新的 蝙蝠的速度⑵ 率和位置对应每一组牟问谋壤刂频ピ⒒挚刂频ピ臀 分控制单元源私⒈栈房刂葡低缓蟾 据闭环控 制产生的单位阶跃响应计算系统的呕治蟛梢曰竦靡蛔槭沟 值最小的 牟问 蔽髂洗笱аП 自然科学版 〉 本 图』隍鹚惴ǖ 牟问ㄋ惴鞒 对于每一周期的算法迭代惴ㄊ紫然岫悦扛龈 体进行全 局寻优 出全局寻优解 后根据公式 └买鸬乃俣⑵德屎臀恢杂诿 一个蝙蝠 个 体 据位置更新 法会进行局部寻优绻贸鼍植垦坝诺淖钚挛恢糜庞谌盅坝 会更新这只蝙蝠的位置裨虮３衷任恢鏊 法流程图如图菜 》⒍抡婺Ｐ偷慕 为了使 目刂破髟诜⒍杓粕显擞 要 对发动机建立仿真模型劝芽刂破髟擞玫椒抡婺 型中进行仿真测试壳笆褂米罟惴旱奈锢矸治瞿 型有计算流体力学模型和平均值模型扑懔魈辶 学模型致力于描述发动机的流体力学特性亲罡 杂也是能最 详尽描述发动机流体动力学特性的模型墙９谈丛枰耘 大的数据进行微分方程求解扑懔看苣崖 发动机控制系统的实时性需求⒍骄的Ｐ秃雎苑⒍煌 的曲轴转角所对应的缸内变化皇嵌苑⒍牡 个工作循环进行研究愿啄诘墓ぷ髯刺衅骄 化处理梢远苑⒍ぷ鞴痰奈忍退蔡 况都能很好地描述 ∮湍げ钩ツＰ 影响发动机瞬态工况下空燃比波动较大的主要原 因之一是油膜动态效应唇拦鼙诿嬗湍じ阶 蒸发的动态过程虼擞斜匾杂湍そ胁钩壳 对油膜动态过程建模采用最多的是 油膜模型来描述进气道油膜现象浔泶锸饺缦 て┢渲 为油膜质量流量变化量 为喷油器喷出的燃油质量流量 为油膜质量流量 为实际 进入气缸的燃油质量流量 为喷射的燃油附壁比例 为油膜质量蒸发时间常数陨鲜浇 斓灞 换玫接湍つＰ痛莺 逼 逼 ┒杂湍そ胁钩蚶硐氲牟钩テ鞔莺ξ湍つＰ痛莺哪婧ξ 逼 逼 〈由鲜娇梢苑⑾湍げ钩ツＰ偷慕⒏加透奖诒壤 和油膜质量蒸发时间常数 这两个时变非 线性参数相关 捎 钌窬缍杂湍げ问 ┙惺侗 湍げ钩ツＰ偷目刂 框图如图乘 本文以某款 愕ジ谆芯慷韵⒎⒍骄的Ｐ掌誓Ｐ⑷加团缟淠Ｐ⒂ 钡镀 ∥獬炕夯隍鹚惴ǖ姆⒍杖急瓤刂频难芯 图∮湍げ钩タ刂瓶蛲 膜补偿模型⒍κ涑瞿Ｐ媚Ｐ褪且恢 既可以描 述发动机稳态工况也可以描述瞬态变化的物理过程缤此 发动机系统 是一个高度非线性时变系统舛 于控制系统提出了很高的要求 本文采用基于蝙 蝠算法整定牟问目刂葡低 决了传统目刂贫杂诜窍咝允北湎低 难以取得精确控制的问题 控 制框图如图邓隹刂葡低撤治房刂坪捅栈房刂屏礁霾糠止餐鹘渲锌房刂仆ü袢 发动机运行时的进气压力和转速⒔岷 型伎梢约扑愠龌九缬土槐栈房刂仆ü导士杖急确 馈回 目刂破鞫耘缬土拷芯返鹘ü刂婆缬妥斓呐缬土坷炊钥杖急冉锌刂 图 》⒍骄的Ｐ 图》⒍杖急瓤刂瓶蛲 》抡娼峁敕治 为了验证本文提出的基于蝙蝠算法整定参数的 目刂破鞯挠行诜⒍诵泄讨懈谋浣谄 开度源死纯刂瓶杖急鹊亩煊η员炔煌目刂葡碌目杖急认煊η侗硎驹竽诮谄 开度瞬时增大和减小的情况下抡娴玫降墓靠掌凳浠呷缤匪臃抡媲咄伎梢钥闯 当节气门开度瞬时增大和减小时胀 目刂破鞔笤蓟嵩 笾笫构靠掌凳宋治榷ㄔ弊 右隍鹚惴ㄕú问 目刂破鞔笤贾恍枰笞笥业氖奔一隍鹚惴ㄕú问 蔽髂洗笱аП 自然科学版 〉 本 图〗谄趴缺浠 目刂频目杖急认凳诮谄趴缺浠钡牟ǘ 围普 遍降低底笥 于蝙蝠算法整定参数的目刂撇呗韵啾扔谄胀ǖ 目刂颇 更快地使过量空气系数维持在理论空燃比附近 加入油膜补偿后的仿真图形如图杆臃抡 波形可以看出尤胗湍げ钩ツＰ偷姆⒍杖急瓤 制相较于只用基于蝙蝠算法整定参数的 目刂破 的空燃比控制模型波动变小苯谄趴人布浔浠 时尤胗湍げ钩ツＰ偷墓靠杖急认凳牟ǘ 降低 左 右 到稳态的时间也减少了笞 右苯谄趴任植槐涞那榭鱿尤肓擞湍げ 偿模型的空燃比控制系统对于降低随机波动信号对于空燃比的影响也具有较好的效果 图〗谄趴缺浠钡 过量空气系数曲线的变化 图〖尤胗湍げ钩サ姆抡媲 〗÷ 本文将一种群体算法蝙蝠算法应用到传统 目刂破髦慕蟮尿鹚惴ㄕú问 目刂撇 略应用到某款 愕ジ追⒍钠骄的Ｐ椭苑⒍蔡た鱿碌目杖急冉锌刂苯谄磐槐 时隍鹚惴ㄕú问 目刂破魑挚杖急任榷ㄔ诶砺劭杖急雀浇枰氖奔湎喽杂谄胀 目刂破魉枰氖奔湟 笞笥⑶壹尤肓蓑鹚惴ǖ 目刂破鞫杂诳杖急鹊牟ǘ段в忻飨越 低诜⒍骄的Ｐ椭屑尤胗湍げ钩ツＰ秃挚杖急任榷ㄋ璧氖奔浣徊郊跣ǘ段б步 一步降低了 プ笥抡娼峁砻抿鹚惴ㄕú问 目刂破髂芄缓芎玫厥视Ψ⒍Ｐ偷姆 线性和时变特性诠汕榭鱿履苊飨愿纳贫钥杖急鹊目刂菩Ч诙苑⒍杖急鹊目刂乒讨芯哂辛 好的鲁棒性 参考文献 葜芰谌蓟 本夯倒ひ党霭嫔 ×跣” 猩窬 牟问ǖ目杖急瓤刂撇呗匝芯 贾莨ひ笛г貉П ⊙钫爬涤萌计⒍硐肟杖急鹊娜诤峡刂扑惴 髂洗笱аП 自然科学版 ×跻幻ㄖ驹掠廊阋逶げ饪刂扑惴ㄔ诜⒍杖急瓤刂浦械挠τ 倒こ 钦 炱 钇钇 钇钇 钦 炱 钡镀 ∥獬炕夯隍鹚惴ǖ姆⒍杖急瓤刂频难芯 痿 斓 B H B 伸奠 炱 钇 钇 ∥夂牿蛏倨 目刂频挠τ糜肜砺垡谰 刂乒こ ±钚【问榭趵龅孕渥 纳窬 髂洗笱аП 自然科学版 莩铝至好裣詈Ｇ诰的Ｐ偷拿河头⒍缬涂刂撇呗 缱涌萍即笱аП 菹》平 泉 文 祥 于 造 斓 的航空发动机建模与仿真研究 空动力学报 莺衣钤懒哦突铀偎蔡た隹杖急扔呕刂蒲芯 悼蒲в爰际 莺好D跗胗 猩窬缃す赖钠突蔡杖急 控制研究 燃机工程 堇党抗掠姥℃巢裼头⒍啄谌忌盏氖的Ｄ饧坝呕治 厍炖砉ご笱аП 自然科学版 炱 钇 钇 钇 炱 钇 崞 钇 钇 炱 钇 钇 炱 钇 煸鹑伪嗉√勒窠 蔽髂洗笱аП 自然科学版 〉 本 .

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