استفاده از کنترل کننده درجه دو گوسی برای بهینه سازی سیستم های مبتنی بر موتور احتراق داخلی

پیمان جبرئیل زاده¹ یوسف امیدی² ندا پورقنبرکلیبر³

1) کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکاترونیک، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
2) کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکاترونیک، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
3) کارشناس ارشد، گروه مهندسی برق- مخابرات، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

محل انتشار : سومین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی(3rstconf.com)
چکیده :
کنترل بهینه از رده های بسیار کاربردی و وسیع و بسیار مشهور مهندسی کنترل است. اساس کار، تلاش بر حداقل کردن تابعی وزن دار از حالت ها و ورودی ها 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 کنترل کننده می شود که به نام کنترل درجه دو گوسی LQG شناخته میشود. این کنترل کننده این قابلیت را دارد که یک فیدبک حالتی را فقط با در دست داشتن خروجی های آلوده به نویز ایجاد کند، که در نهایت منجر به کمینه شدن یک تابع عملکر می شود. از این آرایش می توان برای تعقیب ورودی دلخواه و همچنین تنظیم خروجی برای تعقیب صفر استفاده نمود. در این مقاله، از کنترلر درجه دو گوسی برای کنترل استراتژی های بهینه در موتورهای مبتنی بر احتراق داخلی استفاده می شود. ابتدا معادلات موتور توسط روابط ریاضی حاکم بر آن محاسبه خواهد شد. این روابط، دسته ای از معادلات دیفرانسیل غیرخطی را تشکیل می دهند. سپس معادلات مورد بررسی خطی سازی شده و به کمک فضای حالت بدست آمده، کنترل LQG برای سیستم بدست می آید. این کنترل کننده در چهار حالت مختلف بر روی سیستم غیرخطی اعمال شده و نتایج شبیه سازی 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 نرم افزار متلب شبیه سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با وجود پیچیده بودن مدل غیرخطی موتور، امکان طراحی کنترل کننده LQG وجود دارد و نه تنها پایداری سیستم تضمین خواهد شد بلکه مواردی نظیر زمان نشست توسط پارامترهای طراحی قابل کنترل خواهند بود.
کلمات کلیدی : کنترل بهینه کنترل درجه دوگوسی فیلتر کالمن فضای حالت موتوراحتراق داخلی.