[發明專利]一種基于神經網絡的瞬態EGR控制方法

有效

• 申請號: 201611061476.1
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106762181B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 王銀燕;李宗營;楊傳雷;王賀春;周鵬程;馬正茂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02D41/14
• 分類號: F02D41/14;F02D41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種基于神經網絡的瞬態EGR控制方法，根據柴油機當前工況計算循環供油量，然后將循環供油量信號分別輸送給目標氧含量計算單元，目標氧含量計算單元計算出該工況下的目標氧含量值A，并將A輸送給PI控制器單元；BP神經網絡預測柴油機掃氣集管內的預測氧含量，將此氧含量值反饋到PI控制器單元，將目標氧含量值A與反饋回來的掃氣集管內的預測氧含量進行比較做差，通過PI控制器單元獲得EGR閥開度信號，將該EGR閥開度信號傳送至EGR閥的執行機構和BP神經網絡，最終使EGR閥開度穩定。本發明可以很好的彌補傳統的PI反饋控制在瞬態模式切換以及TierIII模式下瞬態加減載時由于氧含量傳感器嚴重滯后導致的一系列問題。

技術領域

本發明涉及的是一種節能減排方法，具體地說是船舶柴油機節能減排方法。

背景技術

隨著人們環保意識的增強，世界各國紛紛制定了相應的排放法規。船用柴油機的尾氣排放作為大氣污染的主要源頭之一，國際海事組織(IMO)對船用柴油機的排放提出了日益嚴格的要求，截至目前，在特定的排放控制區域TierIII排放法規已正式實施，NOx排放要求在TierII基礎上再降低76％，這給船用柴油機研究工作者帶來更加嚴峻的挑戰。EGR作為一項機內凈化技術，通過將部分廢氣引入到掃氣集管來降低其中的氧氣含量，進而有效降低燃燒過程中NOx的生成量，然而氧含量過低會導致柴油機冒黑煙，動力性和經濟型都得到降低。傳統的EGR控制機理屬于PI反饋調節，在特定工況下將氧含量的目標值與傳感器的測量值進行比較做差，然后將此差值傳遞給PI控制器，輸出得到一個EGR閥的開度，最終使掃氣集管內的氧含量達到目標值，然而由于氧含量傳感器反應比較慢存在較大的滯后，導致實際調節過程中氧含量波動大、穩定時間長甚至還會出現氧含量在某段時間內過低，冒黑煙等問題。人工神經網絡是最近發展起來的十分熱門的交叉學科，具有并行機制、自學習和自適應能力，可以用來逼近任意復雜的非線性系統，能夠學習與適應不確定系統的動態特性，所有定量和定性信息都分布存于網絡的神經元中，所以有很強的魯棒性和容錯性，同時其采用并行分布處理方法，使得快速進行大量運算成為可能。

發明內容

本發明的目的在于提供能有效改善傳統的PI反饋調節由于氧含量傳感器的嚴重滯后導致的掃氣集管內的氧含量穩定時間變長、調節難度加大、EGR閥開度不可避免的超調以及由此導致的掃氣集管內的氧含量在某段時間內過低、冒黑煙、動力性和經濟性下降等一系列問題的一種基于神經網絡的瞬態EGR控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于神經網絡的瞬態EGR控制方法，其特征是：

(1)訓練神經網絡：EGR閥的最大開度為b，在每個柴油機工況下，按照EGR閥開度從0變化到b、中間間隔為b/N設定EGR閥開度，分別進行柴油機的穩態實驗，用氧含量傳感器測量每個情況下掃氣集管內的氧含量，訓練BP神經網絡：BP神經網絡的輸入為柴油機工況和EGR閥開度，BP神經網絡的輸出為該柴油機工況和EGR閥開度下，柴油機穩定運行時掃氣集管內的氧含量，利用柴油機每個工況下得到的訓練樣本完成對神經網絡的訓練；

(2)根據柴油機當前工況計算循環供油量m，然后將循環供油量m信號分別輸送給柴油機和目標氧含量計算單元，柴油機按照循環供油量m信號噴油，目標氧含量計算單元根據循環供油量m計算出該工況下的目標氧含量值A，并將目標氧含量值A信號輸送給PI控制器單元的輸入端；

(3)BP神經網絡根據EGR閥開度和柴油機所處的工況，通過步驟(1)的訓練預測出柴油機在該工況和EGR閥開度下穩定運行時掃氣集管內的預測氧含量，然后將此氧含量值反饋到PI控制器單元的輸入端；

(4)將目標氧含量值A與反饋回來的掃氣集管內的預測氧含量進行比較做差，通過PI控制器單元獲得EGR閥開度信號，將該EGR閥開度信號傳送至EGR閥的執行機構和BP神經網絡，最終使EGR閥開度穩定，同時掃氣集管內的氧含量也穩定在相應的目標氧含量值。