Luận án tiến sĩ về tối ưu hóa mô men cho động cơ xăng nhằm giảm tiêu thụ nhiên liệu

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển
• Đề tài: Nghiên Cứu Tối Ưu Mô Men Động Cơ Xăng Để Tiết Kiệm Nhiên Liệu
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG
• 1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ xăng trên thế giới
• 1.2. Các công trình nghiên cứu trong nước về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
• 1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ xăng và hướng nghiên cứu của luận án
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HÓA VÀ NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ XĂNG
• 2.1. Chu trình công tác và mô hình hóa động cơ xăng
• 2.2. Lựa chọn tín hiệu vào-ra để điều khiển động cơ xăng
• 2.3. Mô phỏng động cơ xăng
• 2.4. Nhận dạng mô hình động cơ xăng
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN MÔ-MEN ĐỘNG CƠ XĂNG BẰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BÁM TỐI ƯU LQIT TỰ CHỈNH
• 3.1. Điều khiển LQIT trong miền liên tục
• 3.2. Điều khiển LQIT trong miền gián đoạn
• 3.3. Quan sát trạng thái của đối tượng bằng bộ lọc Kalman
• 3.4. Tổng hợp bộ điều khiển LQIT với bộ lọc Kalman
• 3.5. Đề xuất phương pháp mới điều khiển bám tối ưu LQIT tự chỉnh RHC
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CHẤT LƯỢNG CỦA THUẬT TOÁN ĐÃ ĐỀ XUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIL
• 4.1. Phương pháp Hardware-In-The-Loop (HIL)
• 4.2. Thiết kế, cài đặt bộ điều khiển bám tối ưu LQIT trên Kit Arduino Mega2560
• 4.3. Kết quả thực nghiệm
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về các phương pháp điều khiển động cơ xăng

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về các phương pháp điều khiển động cơ xăng nhằm tiết kiệm nhiên liệu. Các nghiên cứu trong và ngoài nước được phân tích, đánh giá để xác định những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu. Tối ưu mô men động cơ và cải thiện hiệu suất động cơ là trọng tâm chính. Các phương pháp điều khiển hiện đại như LQIT và PID được so sánh để tìm ra giải pháp tối ưu.

1.1. Các công trình nghiên cứu về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu

Các nghiên cứu trên thế giới về công nghệ tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ xăng được tổng hợp. Các phương pháp như EFI, VVT, và Turbocharger được áp dụng để nâng cao hiệu suất động cơ. Các thuật toán điều khiển hiện đại như LQR và LQG cũng được đề cập.

1.2. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Các vấn đề còn tồn tại trong việc điều khiển động cơ xăng được liệt kê. Nhận dạng mô hình và tối ưu hóa động cơ là hai thách thức lớn. Cần nghiên cứu thêm về các phương pháp điều khiển tự chỉnh để đạt được hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu.

II. Mô hình hóa và nhận dạng động cơ xăng

Chương này tập trung vào việc mô hình hóa và nhận dạng động cơ xăng. Các mô hình toán học được xây dựng để mô phỏng hoạt động của động cơ. Các tín hiệu vào-ra được lựa chọn để điều khiển mô men xoắn và tốc độ động cơ. Kết quả mô phỏng được sử dụng để đánh giá độ chính xác của mô hình.

2.1. Chu trình công tác và mô hình hóa động cơ xăng

Chu trình công tác của động cơ xăng được mô tả chi tiết. Các mô hình toán học được xây dựng để mô phỏng quá trình nạp, nén, cháy và xả. Các thông số khảo sát được liệt kê để đảm bảo độ chính xác của mô hình.

2.2. Nhận dạng mô hình động cơ xăng

Quá trình nhận dạng mô hình được thực hiện để xác định các tham số của động cơ xăng. Các phương pháp nhận dạng như ARX và Kalman Filter được sử dụng. Kết quả nhận dạng được so sánh với mô hình thực tế để đánh giá độ chính xác.

III. Điều khiển mô men động cơ xăng bằng thuật toán LQIT

Chương này trình bày phương pháp điều khiển mô men động cơ xăng bằng thuật toán LQIT. Các bước thiết kế bộ điều khiển được mô tả chi tiết. Bộ lọc Kalman được sử dụng để quan sát trạng thái của động cơ. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của phương pháp này trong việc tiết kiệm nhiên liệu.

3.1. Điều khiển LQIT trong miền liên tục và gián đoạn

Thuật toán LQIT được áp dụng trong cả miền liên tục và gián đoạn. Các phương trình toán học được xây dựng để mô tả quá trình điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy sự ổn định và hiệu quả của phương pháp này.

3.2. Tổng hợp bộ điều khiển LQIT với bộ lọc Kalman

Bộ lọc Kalman được tích hợp với bộ điều khiển LQIT để quan sát trạng thái của động cơ. Các kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện đáng kể trong việc điều khiển mô men động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.

IV. Thực nghiệm kiểm chứng chất lượng thuật toán

Chương này trình bày quá trình thực nghiệm kiểm chứng chất lượng của thuật toán LQIT bằng phương pháp HIL. Các kết quả thực nghiệm được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá độ chính xác. Phương pháp này cho thấy tính khả thi của thuật toán trong việc điều khiển động cơ xăng.

4.1. Phương pháp Hardware In The Loop HIL

Phương pháp HIL được sử dụng để kiểm chứng thuật toán LQIT. Các thiết bị phần cứng và phần mềm được tích hợp để mô phỏng hoạt động của động cơ xăng. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đồng với kết quả mô phỏng.

4.2. Kết quả thực nghiệm

Các kết quả thực nghiệm được trình bày chi tiết. Thuật toán LQIT cho thấy hiệu quả trong việc điều khiển mô men động cơ và tiết kiệm nhiên liệu. Các kết quả này khẳng định tính khả thi của phương pháp đề xuất.