A two-stage multiobjective predictive control approach for low temperature combustion engines

Albin Rajasingham, Thivaharan; Abel, Dirk

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-51061

A two-stage multiobjective predictive control approach for low temperature combustion engines = Eine zweistufige multikriterielle prädiktive Regelungsmethode für Niedertemperatur-Verbrennungsmotoren

Albin Rajasingham, Thivaharan (Author)

2014

VerantwortlichkeitsangabeThivaharan Albin Rajasingham

AusgabeAls Ms. gedr.

ImpressumDüsseldorf : VDI-Verl. 2014

UmfangXII, 158 S. : Ill., graph. Darst.

ReiheFortschritt-Berichte VDI : Reihe 8, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik Berichte aus dem Institut für Regelungstechnik, RWTH Aachen ; 1233

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Abel, Dirk (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-10-02

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-51061
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/444873/files/5106.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik (416610)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
HCCI (Genormte SW) ; Prädiktive Regelung (Genormte SW) ; Ottomotor (Genormte SW) ; Dieselmotor (Genormte SW) ; Viertaktmotor (Genormte SW) ; Reglerentwurf (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; engine control unit (frei) ; diesel engine (frei) ; four stroke cycle engine (frei) ; predictive control (frei) ; gasoline engine (frei) ; control design (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Erforschung von nichtlinearen Modellbasierten Prädiktiven Reglern (MPC) für Verbrennungsmotoren mit homogenisierter Niedertemperatur-Verbrennung. Hierbei werden sowohl der ottomorische (GCAI) als auch der dieselmotorische Prozess (PCCI) betrachtet, insbesondere mit dem Ziel der Vergrößerung des Betriebsbereichs. Zu diesem Zweck wird eine MPC Methode entwickelt, welche auf einer zweistufigen Berechnung der Stellgrößen beruht, die eine echtzeitfähige, multikriterielle Optimierung ermöglicht. Der Ansatz, bestehend aus dem Reglerentwurf und der zugehörigen Systemidentifikation wird für beide Motorenkonzepte untersucht. Es wird aufgezeigt, dass mit dieser Regelungsmethode der Betriebsbereich für den GCAI-Motor vergrößert werden kann, da z.B. die entstehende Zyklus-zu-Zyklus Dynamik berücksichtigt werden kann. Beim Dieselmotor kann das entwickelte Konzept genutzt werden, um die berechneten Stellgrößen hinsichtlich ökonomischer Kenngrößen wie Kraftstoffverbrauch zu optimieren, wodurch eine automatische Entscheidung zwischen konventionellem und PCCI Modus getroffen wird. Das entwickelte Konzept wird sowohl simulativ als auch experimentell validiert.

Topic of the present thesis is the research on nonlinear model-based predictive control (MPC) for internal combustion engines with homogenized low temperature combustion. In this context, both the gasoline (GCAI) and the diesel process (PCCI) are investigated, especially with respect to the challenge of increasing the operating range. For this purpose a MPC approach is developed, which consists of a 2-stage calculation of the actuated values allowing for realtime multiobjective optimization. This approach, including system identification and control design, is applied to both engine concepts. Herewith the operating range can be extended for the GCAI case, i.e. by considering the evolving cycle-to-cycle dynamics. For the diesel engine, the actuated values are calculated by also considering economic parameters, such as fuel consumption, automatically deciding between the conventional and PCCI mode. Simulative and experimental results prove the feasibility of the presented approach.

Fulltext:
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