Điều khiển mô-men động cơ xăng bằng thuật toán điều khiển bám tối ưu LQIT tự chỉnh
Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Tài liệu này tập trung vào giải quyết các thách thức trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là sự gia tăng ô nhiễm môi trường và giá nhiên liệu do sản xuất xe hơi ngày càng tăng (hơn 90 triệu chiếc vào năm 2019, tăng 5% mỗi năm). Các phương pháp điều khiển truyền thống như PID và FLC được đánh giá là chưa tối ưu cho các hệ thống phi tuyến mạnh và có nhiễu như động cơ xăng, tạo ra nhu cầu nghiên cứu các thuật toán điều khiển hiện đại hơn.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế và triển khai một thuật toán điều khiển tích phân toàn phương tuyến tính tối ưu tự chỉnh (LQIT) nhằm ổn định tốc độ động cơ xăng trong chế độ điều khiển hành trình, bám theo mô-men cản và giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ. Đối tượng nghiên cứu là động cơ xăng sử dụng trên xe ô tô, với đầu vào là góc mở bướm ga và đầu ra là tốc độ, mô-men trên trục động cơ. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô phỏng và thực nghiệm kiểm chứng bằng phương pháp Hardware-in-the-Loop (HIL) sử dụng KIT Arduino Mega2560 kết nối với Matlab – Simulink.
Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích tổng quan các công trình đã công bố, thiết kế bộ điều khiển LQIT tự chỉnh cho hệ phi tuyến liên tục, mô phỏng trên Matlab – Simulink và xây dựng mô hình kiểm chứng HIL. Luận án đề xuất một phương pháp luận mới kết hợp thuật toán LQIT với nhận dạng hệ thống trực tuyến để tạo ra hệ thống điều khiển bám tối ưu tự chỉnh cho động cơ xăng. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đã kiểm chứng tính khả thi của thuật toán, chứng minh khả năng đáp ứng thời gian thực và hiệu quả trong việc tiết kiệm nhiên liệu. Cụ thể, phương pháp LQIT tự chỉnh đã giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ đáng kể (4,16%) và cải thiện chất lượng điều khiển (ổn định tốc độ, bám mô-men cản) so với phương pháp PID, đồng thời khắc phục nhược điểm của các bộ lọc Kalman mở rộng truyền thống cho hệ phi tuyến.