Model predictive control of diesel engine air path with actuator delays
Eyleyici gecikmeli dizel motor hava yolunun model öngörülü kontrolü
- Tez No: 542500
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET AKAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Son yıllarda, otomobillerin sayısındaki artışla ülkelerin emisyon düzenlemeleri sıkılaştırılmıştır. Bununla birlikte, dizel motorların emisyonlarının azaltılması zor bir teknik konudur. Dizel Motor Hava Yolu (DMHY), 2 eyleyici, EGR valfi ve VGT vanası, ve 2 çıkışı, manifold mutlak basıncı ve hava kütle akışı, olan çok giriş çok çıkışlı (ÇGÇÇ) bir sistem olduğundan, tek giriş tek çıkışlı (TGTÇ) PID denetleyiciler ile bu sistemin kontrolü, çıkışlar üzerinde eyleyicilerin birleşik etkisi nedeniyle kontrol parametreleri için yinelenen ince ayar işlemi gerektirir. Bu tezin temel amacı, ÇGÇÇ DMHY sisteminin Model Öngörülü Kontrolüdür. Model Öngörülü Kontrol, literatürde ÇGÇÇ sistemler ile ilgili bir çok uygulama ile iyi bilinen bir tekniktir. Mevcut sonuçlar, Model Öngörülü Kontrolün istenen çökme süresini, sıfır sabit durum hatasını ve sistem çıkışlarının her ikisinin de aşma kriterlerini karşılayabildiğini göstermektedir. Bununla birlikte, sistem performansını önemli ölçüde etkileyen eyleyici gecikmesinin etkisi yeterince ele alınmamıştır. Bu tezde, DMHY'nun Model Öngörülü Kontrolü, sistem modelinde EGR ve VGT eyleyicilerine eklenen gecikme süresiyle genişletilmiştir. Sistem tanımlama teknikleri kullanılarak, sistemin doğrusal bir durum-uzay modeli elde edilmiş ve belirlenen modelin durumları gecikme süresi nedeniyle genişletilmiştir. Algoritmada gecikme göz önüne alındığında Model Öngörülü denetleyicinin daha iyi performans gösterdiği gösterilmiştir. Bu tezin bir başka katkısı ise TGTÇ PID denetleyicilerinin Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) yöntemi ile optimize edilmiş olmasıdır. Ziegler-Nichols (ZN) yöntemi ile bulunan PID kazanımları PSO'nun başlangıç noktaları olarak alınmıştır ve PSO'nun, ÇGÇÇ sistem için PID denetleyici performansını iyileştirdiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, emission regulations of the countries have been tightened with the increase in the number of cars. Nevertheless, reducing the emissions of diesel engines is a difficult technical issue. Since the Diesel Engine Air Path (DEAP) is a MIMO system with 2 actuators, EGR valve and VGT valve, and 2 outputs, manifold absolute pressure (MAP) and air mass flow (MAF), control of this system with SISO PID controllers requires an iterative fine-tuning process for controller parameters due to coupled effect of VGT and EGR on MAP and MAF. The main objective of this thesis is the Model Predictive Control (MPC) of MIMO Diesel Engine Air Path system. MPC is a well-known technique in the literature with its many applications on MIMO systems. Existing results show that MPC can satisfy the desired settling time, zero steady-state error, and overshoot criteria for both outputs MAP and MAF. However, the effect of actuator delay that considerably affects system performance, is not addressed sufficiently. In this thesis, MPC of DEAP is extended with a delay term added to actuators EGR and VGT on the plant model. A linear state-space model of the plant is obtained by using the System Identification techniques and the states of the identified model are extended due to delay term. It is shown that MPC performs better when the delay is taken into account in the algorithm. Another contribution of this thesis is that SISO PID controllers are optimized by Particle Swarm Optimization (PSO) method. The PID gains found by Ziegler-Nichols (ZN) method are taken as the initial points of the PSO and it is shown that PSO improves the PID controller performance for the MIMO system.
Benzer Tezler
- Model predictive control of a turbocharged diesel engine with exhaust gas recirculation
Aşırı doldurmalı ve egzoz gaz çevrimli dizel motorda model öngürülü kontrol
MUHARREM UĞUR YAVAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Model based optimal longitudinal vehicle control
Model bazlı optimal doğrusal araç kontrolü
MURAT ÖTKÜR
Doktora
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL MURAT EREKE
DR. ORHAN ATABAY
- Dizel motor hava akış sisteminin ortalama değer modeli ve EGR-VGT sistemlerinin model öngörülü kontrolü
Mean value modelling of diesel engine airpath and model predictive control of EGR-VGT systems
ŞAFAK CEMAL KARAKAŞ
Doktora
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ SALİM SÖĞÜT
- Dizel motorların modellenmesi,modele dayalı hava yolu ve emisyon kontrolörü geliştirilmesi / uygulanması
Modeling of diesel engines, development and application of model based airpath and emission controllers
BÜLENT ÜNVER
Doktora
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
PROF. DR. SETA BOGOSYAN
- Design of an intelligent boost pressure controller for a series sequential turbocharged diesel engine
Seri bağlı aşırı doldurma sistemine sahip dizel motorlar için akıllı manifold basıncı kontrolcüsü tasarımı
MUSTAFA ENGİN EMEKLİ
Doktora
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ