Tuning Strategies for Online-Adaptive PI Controllers

Stratégies de réglage des contrôleurs PI à adaptation en ligne

IAV GmbH - Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr, Nordhoffstraße 5, 38518 Gifhorn - Germany

Corresponding authors: lorenz.daeubler@iav.de christian.bessai@iav.de oliver.predelli@iav.de

Abstract

In order to meet future NO_X emission limits for Diesel engines, researchers have been investigating new combustion strategies such as Low Temperature Combustion and Homogenous Charge Compression Ignition. For these combustion strategies to work effectively, it is crucial that the air path controller provides accurate simultaneous tracking of boost pressure and EGR rate and that transient closed-loop behaviour be adjustable according to emissions related requirements. To fulfill these tasks we developed an online-adaptive PI/feed-forward controller structure (MBCAP, Model Based Control of Air Path) with a model-based parameter adaptation routine. This routine is based on the placement of the closed-loop air path poles. The closed-loop air path poles are calculated online through a linearized parameter variable thermodynamic process model (LPV model). This paper presents the MBCAP controller, the underlying thermodynamic model structure, a tuning strategy for this controller and experimental test results.

Résumé

Afin de respecter les limitations à venir en matière de NO_X pour les moteurs diesel, les chercheurs ont étudié de nouvelles stratégies de combustion comme la combustion basse température ou l'autoallumage par compression. Afin que ces stratégies de combustion fonctionnent efficacement, il est primordial que le contrôleur du passage de l'air assure un suivi simultané de la pression d'admission et du taux EGR et que le comportement passager en circuit fermé soit réglable en fonction des exigences relatives aux émissions. Afin d'assurer ces tâches, nous avons élaboré une structure de contrôleur d'alimentation entrante/PI à adaptation en ligne (de type MBCAP, Model Based Control of Air Path) associé à une routine d'adaptation des paramètres basée sur le modèle. Cette routine se base sur l'emplacement des pôles de passage de l'air en circuit fermé. Les pôles du passage de l'air en circuit fermé sont calculés en ligne grâce à un modèle de traitement thermodynamique à paramètre variable linéarisé (modèle LPV). Cet article présente le contrôleur MBCAP, la structure du modèle thermodynamique sous jacent, une stratégie de réglage de ce contrôleur et les résultats du test expérimental.