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Hybrid Model Predictive Control of Direct Injection Stratified Charge Engines

机译：直喷分层充电发动机的混合模型预测控制

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This paper illustrates the application of hybrid modeling and model predictive control techniques to the management of air-to-fuel ratio and torque in advanced technology gasoline direct-injection stratified-charge (DISC) engines. A DISC engine is an example of a constrained hybrid dynamical system, because it can operate in two distinct modes (stratified and homogeneous) and because the mode-dependent constraints on the air-to-fuel ratio and on the spark timing need to be enforced during its operation to avoid misfire, knock, and high combustion variability. In this paper, we approximate the DISC engine dynamics as a two-mode discrete-time switched affine system. Using this approximation, we tune a hybrid model predictive controller with integral action based on online mixed-integer quadratic optimization, and show the effectiveness of the approach through simulations. Then, using an offline multiparametric optimization procedure, we convert the controller into an equivalent explicit piecewise affine form that is easily implementable in an automotive microcontroller through a lookup table of linear gains.
机译：本文阐述了混合建模和模型预测控制技术在先进技术汽油直喷分层充气（DISC）发动机的空燃比和扭矩管理中的应用。 DISC发动机是受约束的混合动力系统的一个示例，因为它可以在两种不同的模式下（分层和均质）运行，并且由于需要对空燃比和火花正时实施与模式有关的约束，在运行过程中，避免失火，爆震和高燃烧变化性。在本文中，我们将DISC发动机动力学近似为一种双模式离散时间仿射系统。使用这种近似，我们基于在线混合整数二次优化对具有积分作用的混合模型预测控制器进行了调整，并通过仿真证明了该方法的有效性。然后，使用离线多参数优化过程，将控制器转换为等效的显式分段仿射形式，可通过线性增益查找表在汽车微控制器中轻松实现该仿射形式。

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