تنظيم دريچه هدر‌رو پُرخوران با روش زمان‌بندي بهره با GT-POWER و MATLAB

Gain Scheduling Waste-gate Control of Turbocharger Using MATLAB & GT-POWER

پُرخوران ها براي افزايش فشار هواي راهگاه ورودي موتور استفاده ميشوند. مسئله بسيار مهم در پُرخورانها، مهار فشار هواي راهگاه ورودي موتور است كه اين موضوع از طريق مهار سرعت پُرخوران صورت مي‌پذيرد، اما از آنجايي‌كه مهار سرعت پُرخوران به‌صورت مستقيم از لحاظ عملي امري دشوار است، لذا اين كار، به‌صورت غيرمستقيم و از طريق دريچه‌اي به نام هدررو كه در خروجي موتور و ورودي گَرداي پُرخوران قرار مي‌گيرد، انجام مي‌پذيرد. يكي از روش‌هاي مهار پركاربرد در صنعت، مهار زمان‌بندي بهره است. اين روش براي مهار عملكرد پُرخوران در سه بخش: متغيرهاي مهار‌كننده، ناظر و سامانه، طراحي شده و استفاده شده است. عملكرد صحيح يك حلقه مهار را مي‌توان با صحت شبيه سازي در نظر گرفته‌شده براي سامانه و مهار‌كننده مناسب طراحي‌شده، ارزيابي نمود. در اين مقاله ابتدا شبيه سازي موتور موردنظر با پُرخوران در GT-POWER ايجاد شد. سپس با تعريف متغيرهاي ورودي و خروجي در شبيه سازي ايجاد شده در نرم‌افزار GT-POWER، شبيه سازي براي طراحي مهار‌كننده با نرم‌افزار MATLAB متصل مي‌شود. در گام بعدي دو روش براي طراحي مهار‌كننده‌هاي مناسب براي روش مهار زمان‌بندي بهره ارائه‌شده است، درنهايت مؤثر بودن روش مهار زمان‌بندي بهره براي مهار پُرخوران نشان داده مي‌شود.

Turbochargers are used to increase engine manifold air pressure. Control of intake manifold pressure is crucial issue which is done through the speed control of turbocharger, but since it is difficult to directly control the speed of the turbocharger, it is done indirectly through a gate that called the waste gate, which is located in the engine outlet and turbocharger’s turbine inlet. One of the most common control methods for control of turbocharger is the gain scheduling control. This method design in parameter look-up table, supervisor and system subsection to control turbocharger performance. The performance of control loop can be evaluated with accuracy of considered model and designed controller. In this paper, the engine model with the turbocharger has been created in the GT-POWER software, then, by defining the input and output parameters in the GT-POWER model, the model is coupled with MATLAB software to controller design. In the next step, two methods have been developed to design the controllers for the gain scheduling control method. Eventually, effectiveness of turbocharger control using gain scheduling control is shown.