[00786407]内燃机主动抗扰智能控制关键技术与应用

该项目属于内燃机工程领域。内燃机是我国交通运输、工程和农业机械、船舶和国防的主导动力，年产量8000余万台，产值6200亿。现代内燃机是‘气、液、热’高度一体化的机电系统，由于可变机构多，运行条件复杂，其快速精准控制与协调优化控制，是满足日益严格性能要求的主要挑战。由于技术门槛高，控制技术作为内燃机的“大脑”，一直为德、美和日等少数公司“掌控”。 团队在973、863、自然基金和校企合作等50余项课题支持下，通过16年的攻关，独辟蹊径，从抑制工作过程、运行边界和制造使用中的不确定性入手，发明了主动抗扰智能控制技术，突破了内燃机工作过程精准控制、多变量巨量优化和全历程性能管控等三大难题，形成了完整技术体系。主要发明如下： (1)针对工作过程的内外部扰动，发明自趋优主动抗扰控制技术：发明了变周期强噪声主动抗扰控制方法，解决了进气和喷油等机构的响应速度与超调矛盾；发明了静动态前馈与双观测器协同控制器，解决了空气系统解耦难题；发明了基于放热率模型的自学习抗扰控制器，突破了多燃烧模式平滑过渡的瓶颈。控制算法运行于多核控制器平台，使燃烧相位响应速度提升30%,油耗降低4.05%。 (2)针对运行边界的复杂多变，发明基于人车路模型的智能标定技术：发明了发动机高精度性能预测建模方法、驾驶员模型和行驶工况预测模型；发明了基于人车路模型的虚拟标定系统、台架智能标定系统和无线远程标定系统。通过“以虚代实”，台架标定周期缩短60%,道路标定减少40%,运行能耗降低10%。 (3)针对制造和使用的偏差和变异，发明全生命周期数据生产线技术：发明了喷油器等机构在线智能检测和补偿方法，补偿使用偏差；开发了数据智能合成软件，根本消除人工合成偏差；开发了ECU下线自动调校装置，消除机械制造偏差：开发了智能识别升级工具，解决了大批量发动机产品持续升级难题。所形成的数据生产线，使数据合成时间仅需3-5分钟，错误率为0,成为核心装备。 获授权发明专利50件，软件著作权21项，专著1部，主持制定行业标准1部，发表SCI/EI论文55篇。鉴定委员会认为，该成果“在内燃机不确定性控制方面，取得了重大的方法突破和技术创新，达到国际领先水平”，获中国机械工业科学技术一等奖。 直接用于潍柴、长城、云内等15家企业，新增直接销售额67亿元，利润10.39亿元使潍柴的非道路柴油机控制器实现100%自主；用于长城汽车新一代汽油机，配套出口俄罗斯等40余国；支撑富临等零部件企业成为眢代进口的主流供应商；支撑兵工70所、中船711所、一拖等骨干企业建立了电控平台 为全球领先的发动机控制器供应商-联合汽车电子公司，解决了新一代控制器充量控制算法难题；多核控制器平台被汽车电子巨头徳国Infineon公司作为标准开发包，推广成为英、德、日等10余家国际公司参考设计方案，辐射40余家企业。牵头连续举办11次发动机控制国际研讨会，吸引丰田、福特等30余家国际知名公司专家参会。