机的转速值以及燃气轮机的转速值，并分别作为柴油机的设定引气量F gds、柴 油机的设定转速nds以及燃气轮机的设定转速ngs，其中c g和cd分别为燃气轮机用油和柴油机 用油的油耗系数。
[0049] 柴油机的设定引气量Fgds经由第一控制器2进入引气阀门3,且柴油机的设定引气 量?咖经由引气阀门3反馈到第一控制器2并调整后得到柴油机的实际引气量F gd;柴油机的 设定转速nds进入第二控制器4并依据第二线性代理模型PWLd控制柴油机喷油嘴5得到柴油 机的实际喷油量F〇d;在柴油机的实际引气量Fgd和实际喷油量F〇d进入柴油机反应室6反应并 带动柴油机转动，得到柴油机的实际转速nd;柴油机输出的实际转速n d经由第二控制器4进 行反馈控制并调整柴油机喷油嘴5的喷油量，进而调节柴油机输出的实际转速nd。
[0050] 燃气轮机压气机7根据柴油机的实际引气量Fgd、燃气轮机的设定转速ngs、柴油机 的转速n ds以及阀门开度a依照第三线性代理模型PWU导到燃气轮机的实际引气量Fgg，其中， 阀门开度a由柴油机的实际引气量F gd确定;燃气轮机的设定转速ngs进入第三控制器8并依 据第一线性代理模型PWLg控制燃气轮机喷油嘴9得到燃气轮机的实际喷油量?。 8;在燃气轮 机的实际引气量Fgg和实际喷油量F〇g进入燃气轮机反应室10并带动燃气轮机转动，得到燃 气轮机的实际转速~;燃气轮机输出的实际转速~经由第三控制器8进行反馈控制并调整燃 气轮机喷油嘴9的喷油量，进而调节燃气轮机输出的实际转速n g。
[0051] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，根据实验数据分别建立第一分片线性 代理模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLd以及第三分片线性代理模型PWL。，并对组合发动 机系统进行能耗优化，然后基于优化器给出柴油机的设定引气量F gds、柴油机的设定转速nds 以及燃气轮机的设定转速ngs分别控制柴油机和燃气轮机的转速，进而实现组合发动机系统 的静态解耦控制以及节能运行，简化组合发动机的控制系统结构，并保障控制系统的稳定 性。
[0052]在根据本发明的组合发动机的控制方法中，在一实施例中，各个分片线性代理模 型的对应的片数Μ根据组合发动机的控制精度选择。
[0053] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，参照图1，在一实施例中，第一控制器2 包括第一减法器21以及第一 PID控制器22。
[0054] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，在一实施例中，第一控制器2的第一减 法器21对引气阀门3的反馈的柴油机引气量与柴油机设定引气量F gds做减法以得到偏差，并 将得到的偏差输入第一控制器2的第一 PID控制器22进行偏差调节，以得到柴油机的实际引 气量Fgd。
[0055] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，参照图1，在一实施例中，第二控制器4 包括第二减法器41以及第二PID控制器42。
[0056] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，在一实施例中，第二控制器4的第二减 法器41对柴油机的设定转速nds与实际转速n d做减法以得到偏差，并将得到的偏差输入第二 控制器4的第二PID控制器42进行偏差调节，以调整柴油机喷油嘴5的喷油量，进而调节柴油 机的实际转速n d。
[0057] 在根据本发明的组合发动机的控制方法中，参照图1，在一实施例中，第三控制器8 均包括第三减法器81以及第三PID控制器82。
[0058]在根据本发明的组合发动机的控制方法中，在一实施例中，第三控制器8的第三减 法器81对燃气轮机的设定转速ngs与实际转速ng做减法以得到偏差，并将得到的偏差输入第 三控制器8的第三PID控制器82进行偏差调节，以调整燃气轮机喷油嘴的喷油量9,进而调节 柴油机的实际转速n g。
【主权项】
1. 一种组合发动机的控制方法，用于控制燃气轮机和柴油机联合工作， 其特征在于，包括步骤： 根据燃气轮机参数说明书，给出燃气轮机的喷油量Fng、燃气轮机的引气量Fgg和燃气轮 机的负载Lg的上下边界，在可行域中均匀采样，记录稳态条件下相应的燃气轮机的转速ng; 利用上述实验数据建立燃气轮机的转速ng、燃气轮机的喷油量Fng、燃气轮机的引气量 FggW及燃气轮机的负载Lg之间的第一分片线性代理模型PWLg，得到第一公式化= PWLg(F〇g， Fgg jLg)； 根据柴油机参数说明书，给出柴油机的转速nd、柴油机的喷油量Fod、柴油机的引气量Fgd 和柴油机的负载Ld的上下边界，在可行域中均匀采样，记录稳态条件下相应的柴油机的转 速nd; 利用上述实验数据建立柴油机的转速nd、柴油机的喷油量Fed、柴油机的引气量FgdW及 柴油机的负载Ld之间的第二分片线性代理模型PWLd，得到第二公式nd = PWLd(FDd，Fgd，Ld); 对燃气轮机的转速ng、柴油机的转速nd和阀口开度α进行均匀采样，分别记录燃气轮机 的引气量Fgg、柴油机的引气量Fgd; 利用实验数据建立燃气轮机的引气量Fgg、柴油机的引气量Fgd与燃气轮机的转速ng、柴 油机的转速nd和阀口开度α之间的第Ξ分片线性代理模型PWLc、得到第Ξ公式Fgg+Fgd = PWLc (ng，nd，c〇; 上述的第一分片线性代理模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLdW及第Ξ分片线性代 理模型PWL。均采用如下形式：其中，X是各个分片线性代理模型的对应的自变量向量，00和是各个分片线性代理模 型的对应的参数向量，Μ是各个分片线性代理模型的对应的片数。 各个分片线性代理模型的对应的参数向量θ〇和通过求解如下对应的优化问题获得： min{Xi日[PWL(Xi)-Yi]2} 其中，Xi为各个分片线性代理模型的对应的自变量数据点，Yi是各个分片线性代理模型 的对应的因变量数据点，I为各个分片线性代理模型的对应的数据点索引集； 优化器（1)基于min{cgFDg+cdFDd}对组合发动机进行能耗优化并依据第一分片线性代理 模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLdW及第Ξ分片线性代理模型PWLc得到柴油机的引气 量值、柴油机的转速值W及燃气轮机的转速值，并分别作为柴油机的设定引气量Fgds、柴油 机的设定转速ndsW及燃气轮机的设定转速ngs，其中cg和cd分别为燃气轮机用油和柴油机用 油的油耗系数； 柴油机的设定引气量Fgds经由第一控制器（2)进入引气阀口（3)，且柴油机的设定引气 量Fgds经由引气阀口（3)反馈到第一控制器(2)并调整后得到柴油机的实际引气量Fgd;柴油 机的设定转速nds进入第二控制器(4)并依据第二线性代理模型PWLd控制柴油机喷油嘴(5) 得到柴油机的实际喷油量Fnd;在柴油机的实际引气量Fgd和实际喷油量Fnd进入柴油机反应 室(6)反应并带动柴油机转动，得到柴油机的实际转速nd;柴油机输出的实际转速nd经由第 二控制器(4)进行反馈控制并调整柴油机喷油嘴(5)的喷油量，进而调节柴油机输出的实际 转速nd; 燃气轮机压气机(7)根据柴油机的实际引气量Fgd、燃气轮机的设定转速ngs、柴油机的转 速ndsW及阀口开度α依照第S线性代理模型PWLc得到燃气轮机的实际引气量Fgg，其中，阀口 开度α由柴油机的实际引气量Fgd确定;燃气轮机的设定转速ngs进入第；控制器(8)并依据 第一线性代理模型PWLg控制燃气轮机喷油嘴(9)得到燃气轮机的实际喷油量Fw;在燃气轮 机的实际引气量Fgg和实际喷油量Fog进入燃气轮机反应室（10)并带动燃气轮机转动，得到 燃气轮机的实际转速ng;燃气轮机输出的实际转速ng经由第Ξ控制器(8)进行反馈控制并调 整燃气轮机喷油嘴(9)的喷油量，进而调节燃气轮机输出的实际转速ng。2. 根据权利要求1所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，各个分片线性代理模型 的对应的片数Μ根据组合发动机的控制精度选择。3. 根据权利要求1所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第一控制器(2)包括第 一减法器(21) W及第一 PID控制器(22)。4. 根据权利要求3所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第一控制器(2)的第一 减法器(21)对引气阀口（3)的反馈的柴油机引气量与柴油机设定引气量Fgds做减法W得到 偏差，并将得到的偏差输入第一控制器(2)的第一PID控制器(22)进行偏差调节，W得到柴 油机的实际引气量Fgd。5. 根据权利要求1所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第二控制器(4)包括第 二减法器(41) W及第二PID控制器(42)。6. 根据权利要求5所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第二控制器(4)的第二 减法器(41)对柴油机的设定转速nds与实际转速nd做减法W得到偏差，并将得到的偏差输入 第二控制器(4)的第二PID控制器(42)进行偏差调节，W调整柴油机喷油嘴(5)的喷油量，进 而调节柴油机的实际转速nd。7. 根据权利要求1所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第Ξ控制器(8)均包括 第Ξ减法器(81) W及第SPID控制器(82)。8. 根据权利要求7所述的组合发动机的控制方法，其特征在于，第Ξ控制器(8)的第Ξ 减法器(81)对燃气轮机的设定转速ngs与实际转速ng做减法W得到偏差，并将得到的偏差输 入第Ξ控制器(8)的第ΞΡΙ0控制器(82)进行偏差调节，W调整燃气轮机喷油嘴的喷油量 (9)，进而调节柴油机的实际转速化。
【专利摘要】本发明提供了一种组合发动机的控制方法，用于控制燃气轮机和柴油机联合工作。在根据本发明的组合发动机的控制方法中，根据实验数据分别建立第一分片线性代理模型PWLg、第二分片线性代理模型PWLd以及第三分片线性代理模型PWLc，并对组合发动机系统进行能耗优化，然后基于优化器给出柴油机的设定引气量Fgds、柴油机的设定转速nds以及燃气轮机的设定转速ngs分别控制柴油机和燃气轮机的转速，进而实现组合发动机系统的静态解耦控制以及节能运行，简化组合发动机的控制系统结构，并保障控制系统的稳定性。
【IPC分类】F02D41/30, F02D41/02, F02C9/48
【公开号】CN105545507
【申请号】CN201510957434
【发明人】黄开胜, 江永亨, 卓晴, 鲁畅, 张尧, 张扬军
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月18日