燃燒控制器的理論與應用

第1章 緒論

1.1 燃燒控制的特點與控制需求

1.2 燃燒控制的相關理論

1.3 通用模糊控制器

1.4 鍋爐智能模糊燃燒控制

1.5 汽車發(fā)動機電子控制多點汽油噴射系統(tǒng)

1.6 研究方法

第2章 自適應模糊PID控制

2.1 PID控制參數(shù)整定方法

2.2 基本自適應模糊PID控制

2.3 基于對象動態(tài)性能量度的模糊遞階自適應控制

2.4 具體的遞階模糊控制結構

第3章 基于PI控制律的通用遞階模糊控制器

3.1 增益調度控制

3.2 基于PI控制律的閉環(huán)模糊增益調度控制

3.3 仿真結果與分析

第4章 時滯非線性過程的復合模糊自適應控制

4.1 控制系統(tǒng)體系結構

4.2 Smith預估器與自適應PID控制器

4.3 對象參數(shù)的模糊估計與在線自適應修正

4.4 抗擾動PI控制器

4.5 仿真研究

第5章 通用模糊推理芯片F(xiàn)200

5.1 模糊扒理芯片的設計

5.2 模糊推理ASIC芯片的知識庫結構

5.3 模糊推理芯片F(xiàn)200

5.4 燃燒控制應用與ASIC芯片的關系

第6章 通用模糊調節(jié)器的設計與實現(xiàn)

6.1 通用模糊控制器

6.2 基于高性能單片機的通用模糊調節(jié)器GFC-2000B

6.3 基于現(xiàn)場總線的通用模糊控制器GD8000

第7章 鍋爐智能模糊燃燒控制

7.1 鍋爐燃燒原理

7.2 鍋爐的燃燒調節(jié)

7.3 工業(yè)界對鍋爐控制的要求

7.4 面向鍋爐燃燒控制的非解析控制的特征與系統(tǒng)結構

7.5 鍋爐智能模糊燃燒控制策略的具體實現(xiàn)

7.6 鏈條熱水鍋爐的控制組態(tài)與實際控制效果

7.7 工業(yè)煤粉鍋爐的控制組態(tài)與實際控制效果

第8章 汽車發(fā)動機多點汽油噴射控制

8.1 火花點火發(fā)動機工作原理

8.2 汽車發(fā)動機電子控制系統(tǒng)原理

8.3 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的信號處理

8.4 汽車發(fā)動機的百放污染與控制方法

……

第9章 汽車發(fā)動機點火閉環(huán)控制

第10章 燃燒控制器的故障診斷與容錯控制

結束語

參考文獻2100433B

本書介紹模糊遞階控制系統(tǒng)和自適應增益調度控制系統(tǒng)；自適應模糊PID控制，介紹基于PID控制律的簡單實用的自適應方法；針對動態(tài)特性隨操作條件變化對象建立自適應遞階模糊控制器，實現(xiàn)閉環(huán)模糊增益調度，并引入穩(wěn)定監(jiān)督控制，使控制系統(tǒng)具有工程穩(wěn)定性；針對大時滯且動態(tài)特性隨已知變量變化的非紅性過程，建立基于史密斯預估和模型參考自適應的復合模糊控制器，不同于偏重理論的時滯非線性系統(tǒng)魯棒控制器，它具有良好的工程通用性和易實現(xiàn)性，所構成的控制系統(tǒng)不僅有良好的動態(tài)響應特性，而且從理論上能證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和收斂性；介紹國內首片自主知識產權的模糊推理芯片F(xiàn)200的原理與特性；詳述國內首臺通用模糊調節(jié)器GFC-2000B的研發(fā)過程及春原理；鍋爐智能模糊烯燒控制系統(tǒng)，建立基于“被控設備描述邏輯”的非解析控制系統(tǒng)，詳細介紹鍋爐遞階失制系統(tǒng)的各個層次；詳述發(fā)動機的完整控制策略，包括暖機控制、空燃比開環(huán)及閉環(huán)控制、動態(tài)補償控制、自學習與自適應控制，突出模糊控制在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中的應用；介紹點火控制基本原理，特別描述為實現(xiàn)點火閉環(huán)控制而采用的爆震識別算法；烯燒控制器的故障診斷與容錯概率控制。介紹發(fā)動機故障診斷的完整范圍以及非解析重構容錯控制。

本書主要供從事過程控制（例如鍋護控制）與汽車控制的科技人員參考，也可供高等院校相關專業(yè)的師生學習參考。

《微控制器的選擇與應用》按照最新的職業(yè)教育教學改革要求，結合國家示范院校建設項目成果，以及作者多年的校企合作經驗編寫。以目前應用廣泛的MCS-51系列單片機為例，系統(tǒng)介紹了微控制器的相關概念、內部結構、功能、指令系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等知識與技能。《微控制器的選擇與應用》采用理實一體化教學方式，選擇10個從生產實踐中提煉的典型設計實例，內容由易到難，循序漸進，著重培養(yǎng)學生綜合開發(fā)單片機產品的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學習及就業(yè)后順利工作提供技能訓練。

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多孔介質燃燒基于多孔介質燃燒的發(fā)動機

多孔介質有利于非定常燃燒過程的另一個重要特性是它能大幅度提高有效燃燒速率。實驗表明,在常壓條件下,多孔介質的存在可使燃燒速率提高10倍 。如果燃燒在更高的壓力下進行,則燃燒速率還可進一步提高。可見,多孔介質燃燒技術非常適合于內燃機那樣強烈瞬態(tài)的燃燒。多孔介質燃燒器中蒸發(fā)、傳熱和燃燒過程都能在很短的時間尺度下完成。這意味著,以瞬態(tài)燃燒為特征的內燃機,如采用多孔介質技術,則有望達到優(yōu)良的排放性能。首先,適當?shù)脑O計多孔介質燃燒室,就可對燃燒溫度加以控制以降低NOx的排放。再者,多孔介質內液體燃料的快速蒸發(fā)和完全燃燒也在很大程度上消除了未燃HC的排放。上述諸因素,包括較低的燃燒溫度、快速的蒸發(fā)、均勻的混合氣形成以及燃氣在反應區(qū)(多孔介質內部)較長的滯留時間都使得碳煙微粒的排放得以降低。

美國人Ferrenberg于1990年最早提出了多孔介質發(fā)動機的概念,并將其稱為再生式或蓄熱式發(fā)動機。其提出的一種柴油機改造方案。多孔介質蓄熱器置于氣缸頂部,通過一驅動桿與活塞同步運動。蓄熱器在大部分時間內,不是與缸蓋接觸,便是與活塞頂接觸。吸氣時,蓄熱器固定在缸蓋上。壓縮行程中,蓄熱器與活塞做反向運動,迫使氣體穿越多孔介質的孔隙,從而吸取其中已積蓄的熱量。噴油和燃燒后,蓄熱器向上而活塞向下運動,高溫燃氣穿越多孔介質并將熱量傳給后者,從而完成一個循環(huán)。蓄熱器的性能取決于多孔介質的材料,結構和幾何形狀。Ferrenberg采用SiC(12ppi)泡沫陶瓷的實驗結果表明,與未加蓄熱器的原型柴油機相比,在相同的空燃比下,熱效率可提高50%,而比油耗可減少33%。另外,燃燒室頂部的氣體平均溫度有所增加,但其總體的溫度則有所降低.

日本歧阜大學的花村克悟和越后亮三等人在超絕熱燃燒方面做了不少開拓性工作。他們在1995年就提出了超絕熱發(fā)動機的概念,并試制出一臺樣機。其設計思想類似于斯特林發(fā)動機。它由兩個活塞(動力活塞與掃氣活塞)和一個多孔介質蓄熱器組成(實際上兩個活塞分別置于兩個氣缸內,通過聯(lián)動機構實現(xiàn)同步運動)。蓄熱器位于兩個活塞頂之間且固定不動。首先,新鮮混合氣被吸入氣缸,掃除缸內廢氣,然后掃氣活塞對混合氣進行壓縮,而動力活塞則靠近蓄熱器而保持不動。在壓縮末期,兩個活塞以幾乎相同的速度同向運動,使得被壓縮的混合氣在多孔介質蓄熱器中被預熱并著火,從而實現(xiàn)等容燃燒。在后續(xù)的膨脹過程中,燃燒熱通過動力活塞的運動轉變成機械運動,此時,掃氣活塞則靠近蓄熱器保持不動。最后在排氣沖程中,兩個活塞同步右行,廢氣在穿越蓄熱器時,其剩余熱焓被有效地吸收并儲存在多孔介質中。計算表明,即使對壓縮比僅為2的情況,其熱效率仍然可達26%,高于常規(guī)的奧托循環(huán)和狄塞爾循環(huán)?；ù宓热苏J為,在此基礎上,可以研制出低壓縮比的環(huán)保性好的高效率新型內燃機。

多孔介質燃燒基于多孔介質燃燒的熱光伏系統(tǒng)

熱光伏系統(tǒng)的基本原理是把燃料燃燒所產生的熱能以熱輻射形式釋放，使用光電池將其轉換成電能。熱光伏系統(tǒng)主要包括3大部分：燃燒器、選擇性波長輻射器和光電池。熱光伏系統(tǒng)的優(yōu)點包括高功率密度，可使用多種燃料，便捷性，低噪音，可在無太陽光條件下運行，同時維修成本低。最近幾年，基于III-V族半導體的低能帶光電池的發(fā)展 ，熱光伏系統(tǒng)的研究引起了人們的關注。熱光伏系統(tǒng)在空間尺度上的縮小，使面積/容積比率增大，可更充分地利用燃燒輻射來激發(fā)熱光電轉換器產生電流，提高能量轉換效率。一些軍事組織對熱光伏系統(tǒng)的轉換產生了濃厚的興趣，因為熱光伏系統(tǒng)可能實現(xiàn)戰(zhàn)略上的優(yōu)勢。加入多孔介質的燃燒器由于對流，導熱和輻射三種換熱方式的存在，使燃燒區(qū)域溫度趨于均勻，保持較平穩(wěn)的溫度梯度。在燃燒穩(wěn)定的同時還具有較高的容積熱強度。河南科技大學薛宏 等人以甲烷為燃料，對多孔介質燃燒器在不同孔隙率、不同燃空比和不同混合氣流量的情況下作了一些研究。