Göm meny

Abstract



Model Predictive Control of a Diesel Engine with Variable Geometry Turbine and Exhaust Gas Recirculation


Sammanfattning Att styra en dieselmotor utrustad med variabel geometriturbin (VGT) och återcirkulering av avgaser (EGR) kräver en flervariabel reglermetod. Ett problem är att motorsystemet är olinjärt. Dessutom finns det starka korskopplingar mellan in- och utsignalerna och insignalerna har även begränsningar. För att kunna hantera dessa reglerproblem så har MPC-reglering använts som är en flervariabel metod. MPC-regulatorn innehåller ett optimeringsproblem och kan därför på ett enkelt sätt hitta de optimala styrsignalerna. Dessutom kommer begränsningarna på styrsignalerna enkelt in som bivillkor i optimeringen. Nackdelen med MPC är att den kräver mycket beräkningsmängd och minnesstorlek vilket är viktiga faktorer vid implementering i ett styrsystem. Därför jämförs MPC med PID som är en vanlig och enkel metod. Resultaten av rapporten är att MPC är en metod som ger mer optimal och snabbare reglering. Dessutom så klarar MPC av olika reglerfall bättre utan att behöva ändra på inställningarna. Däremot kräver PID betydligt mindre beräkningsmängd och minnesstorlek. I ett fall som undersöks kräver MPC 40 gånger mer beräkningsmängd än PID. För att kunna styra ett olinjärt system så måste både MPC- och PID-regulatorn implementeras i flera olika arbetspunkter. Dessutom så måste frikoppling användas hos PID-regulatorn för att den ska kunna klara av korskopplingar som visar sig vara ett viktigt problem. Abstract Control of a diesel engine equipped with Variable Geometry Turbine (VGT) and Exhaust Gas Recirculation (EGR) requires a multivariable control method. One problem is that the engine system is non-linear. Furthermore there are strong cross-connections between inputs and outputs and the inputs have also boundaries. To be able to manage these control problems, MPC has been used that is a multivariable method. The MPC-controller consists of an optimization problem and therefore MPC can find the optimum control signals in an easy way. Furthermore the boundaries of the control signals can be handled with by-conditions in the optimization. The disadvantage with MPC is that it requires a lot of amount of calculations and memory, which are important factors when a control system should be implemented. Therefore it has been chosen to compare MPC with PID, that is a common and simpler method. The results from this thesis are that MPC is a method that gives more optimal and faster control. Furthermore MPC can handle different control cases much better, without changing the settings. On the other hand PID requires considerable fewer amounts of calculations and memory. In one case that has been examined, MPC requires 40 times more amounts of calculations than PID. To be able to control a non-linear system, both MPC and PID must be implemented in several different working points. Furthermore decoupling must be used in the PID-controller to be able to manage cross-connections that seems to be a very important problem.

Johan Wahlström

2003

Download Article (pdf-file)Show BibTeX entry

Informationsansvarig: webmaster
Senast uppdaterad: 2018-10-31