Konzepte zur Regelung von Ladedruck und AGR-Rate beim ...

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07.03.2014 Aufrufe

ten Stellgrößen in einem weiteren Gain Scheduling Filter umgerechnet werden. Die lineare Struktur dieses Filters entspricht der Inversen des Filters vor dem Beobachter. Bild 4: Reglerstruktur MPR mit Gain Scheduling Applikation Zur Applikation der Regelung gehört neben der Abstimmung der Reglerparameter auch die Bedatung der für die Regelung nötigen Kennfelder. In dem hier vorgestellten Ansatz findet eine Verschiebung der Gewinnung der Kennfelder statt. Statt durch heuristische Abstimmung gewonnene Kennfelder für die Reglerparameter, wie z.B. bei einer adaptiven PID-Regelung für die Verstärkungsfaktoren, werden Kennfelder mit physikalischer Systeminformation identifiziert. Außerdem kann auf Kennfelder zur Vorsteuerung verzichtet werden. In Bild 5 ist die Struktur der Regelung mit den Kennfeldern für den Sollwert des AGR-Massenstroms bzw. des Luftmassenstroms, den Sollwert für den Ladedruck und die Kennfelder für die Streckenübertragungsfaktoren abgebildet. Wie für jedes Konzept nötig, steht am Anfang eine statische Abstimmung des Motors und die Bestimmung der Sollwertkennfelder. Aus diesen lassen sich automatisiert dynamische Tests ableiten, die zur Identifikation der Kennfelder mit den Übertragungsfaktoren dienen. Danach reicht eine Abstimmung der Reglerparameter in einigen wenigen Referenzpunkten, da der Ansatz des Gain Scheduling bei konstanten Reglerparametern ein ähnliches Regelungsver-

halten in allen Arbeitspunkten ermöglicht. Damit lässt sich die Applikation bis auf wenige Schritte automatisieren und trägt zu einer Senkung des Applikationsaufwandes bei. Drehzahl Brennstoffmasse Sollwert Kennfelder Kennfelder Übertragungsfaktoren Übertragungsfaktoren K ijB (K 11B, K 12B, K 21B, K 22B ) Sollwerte für die Regelgrößen (z.B. Ladedruck, AGR-Massenstrom) MPR mit Gain Scheduling Stellgrößen (VTG- / AGR- Stellung) Istwert Regelgröße (z.B. Ladedruck, AGR-Massenstrom) Reglerstruktur mit Kennfeldern Bild 5: Reglerstruktur mit Kennfeldern 3. Ergebnisse Die Unterschiede zwischen einem rein gesteuerten Betrieb und der Regelung auf Ladedruck und AGR-Massenstrom bzw. Luftmassenstrom werden an einem Lastsprung von 10% Last auf 80% Last bei konstanter Drehzahl beschrieben. 3.5 x 10 5 Ladedruck / Pa 0.1 AGR Massenstrom / (kg/s) 0.6 Luftmassenstrom (MF BIC ) / (kg/s) 3 0.08 0.5 2.5 0.06 0.4 2 0.04 0.3 1.5 0.02 0.2 1 0 0.1 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 2 4 6 8 Zeit / s10 60 VTG-Stellung / % 50 40 30 20 10 25 AGR-Ventilstellung / % 20 15 10 5 2000 Lastmoment / Nm 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0.8 NOx / - Partikel / - 40 AGR-Rate / % 6 0.6 5 30 4 0.4 3 20 0.2 2 10 1 0 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 0 2 4 6 8 Zeit / s10 0 0 2 4 6 8 Zeit / s 10 Bild 6: Lastsprung - Vergleich Steuerung / MPR mit alternativen Regelgrößen (Simulation)

ten Stellgrößen in einem weiteren Gain Scheduling Filter umgerechnet werden. Die lineare<br />

Struktur dieses Filters entspricht der Inversen des Filters vor dem Beobachter.<br />

Bild 4: Reglerstruktur MPR mit Gain Scheduling<br />

Applikation<br />

Zur Applikation der <strong>Regelung</strong> gehört neben der Abstimmung der Reglerparameter auch die<br />

Bedatung der für die <strong>Regelung</strong> nötigen Kennfelder. In dem hier vorgestellten Ansatz findet<br />

eine Verschiebung der Gewinnung der Kennfelder statt. Statt durch heuristische Abstimmung<br />

gewonnene Kennfelder für die Reglerparameter, wie z.B. bei einer adaptiven PID-<strong>Regelung</strong><br />

für die Verstärkungsfaktoren, werden Kennfelder mit physikalischer Systeminformation identifiziert.<br />

Außerdem kann auf Kennfelder <strong>zur</strong> Vorsteuerung verzichtet werden. In Bild 5 ist die<br />

Struktur der <strong>Regelung</strong> mit den Kennfeldern für den Sollwert des <strong>AGR</strong>-Massenstroms bzw.<br />

des Luftmassenstroms, den Sollwert für den <strong>Ladedruck</strong> <strong>und</strong> die Kennfelder für die Streckenübertragungsfaktoren<br />

abgebildet.<br />

Wie für jedes Konzept nötig, steht am Anfang eine statische Abstimmung des Motors <strong>und</strong> die<br />

Bestimmung der Sollwertkennfelder. Aus diesen lassen sich automatisiert dynamische Tests<br />

ableiten, die <strong>zur</strong> Identifikation der Kennfelder mit den Übertragungsfaktoren dienen. Danach<br />

reicht eine Abstimmung der Reglerparameter in einigen wenigen Referenzpunkten, da der<br />

Ansatz des Gain Scheduling bei konstanten Reglerparametern ein ähnliches <strong>Regelung</strong>sver-

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