Modeling and control of a spark ignition engine
Modélisation et commande d'un moteur thermique à allumage commandé
Résumé
This work deals with modeling and control of spark ignition engines with or without
turbocharging. Indeed, the present report is divided into five chapters.
The first chapter is an overview about control oriented modeling, control and estimation
of unmeasured variables of internal combustion engines.
In the second one, models parameters of a downsized three cylinder engine are estimated
and a use of unknown input observers for engine combustion torque estimation is presented.
These models are used in the third chapter to develop some control laws based on Takagi-Sugeno
(TS) fuzzy modeling and control approach. Existing results concerning TS models control for
classical and delayed state cases are presented. In addition, a theoretical result about uncertain TS
models stabilization with H¥ criterion is shown. These models are used in the controllers'
synthesis for air – fuel admission and engine torque control. Then, simulation results are given.
The fourth chapter is a presentation of some obtained real-time results from an engine test
bench.
Finally, in the fifth and last chapter, some current works and perspectives about the
presented work in this report are given.
turbocharging. Indeed, the present report is divided into five chapters.
The first chapter is an overview about control oriented modeling, control and estimation
of unmeasured variables of internal combustion engines.
In the second one, models parameters of a downsized three cylinder engine are estimated
and a use of unknown input observers for engine combustion torque estimation is presented.
These models are used in the third chapter to develop some control laws based on Takagi-Sugeno
(TS) fuzzy modeling and control approach. Existing results concerning TS models control for
classical and delayed state cases are presented. In addition, a theoretical result about uncertain TS
models stabilization with H¥ criterion is shown. These models are used in the controllers'
synthesis for air – fuel admission and engine torque control. Then, simulation results are given.
The fourth chapter is a presentation of some obtained real-time results from an engine test
bench.
Finally, in the fifth and last chapter, some current works and perspectives about the
presented work in this report are given.
Le thème principal de ce travail concerne la commande du circuit d'air et du circuit
d'essence des moteurs thermiques à allumage commandé avec ou sans suralimentation en air.
La présentation se décompose en cinq chapitres.
Le premier chapitre donne un état de l'art concernant la modélisation orientée
«contrôle» et la commande du circuit d'admission d'air-essence. La problématique de
l'estimation et de la commande du couple moteur est également traitée.
Dans le deuxième chapitre, les modèles mis en oeuvre dans la suite du mémoire, et
l'identification de leurs paramètres sont présentés. Les modèles moyens qui sont décrits
permettent de faire un compromis entre complexité du modèle et adéquation aux synthèses des
lois de commande proposées. Le couple moteur n'étant pas mesuré sur un véhicule de série, son
estimation fait l'objet de la fin de ce chapitre.
Le troisième chapitre propose l'utilisation des modèles flous de type Takagi-Sugeno
(TS) pour réaliser le contrôle de différentes variables. Après un rapide rappel de ce type de
modèle, son application à la commande en couple, puis au problème de la richesse (rapport
air/essence à la stoechiométrie près) sont abordés.
Le quatrième chapitre correspond à un certains nombres d'essais réels qui ont été
réalisés sur le banc moteur. En particulier, ces essais ont permis de valider des lois de
commande présentées dans le chapitre précédent sur la commande du circuit d'air et du couple
moteur. Le dernier chapitre présente quelques perspectives à ce travail.
d'essence des moteurs thermiques à allumage commandé avec ou sans suralimentation en air.
La présentation se décompose en cinq chapitres.
Le premier chapitre donne un état de l'art concernant la modélisation orientée
«contrôle» et la commande du circuit d'admission d'air-essence. La problématique de
l'estimation et de la commande du couple moteur est également traitée.
Dans le deuxième chapitre, les modèles mis en oeuvre dans la suite du mémoire, et
l'identification de leurs paramètres sont présentés. Les modèles moyens qui sont décrits
permettent de faire un compromis entre complexité du modèle et adéquation aux synthèses des
lois de commande proposées. Le couple moteur n'étant pas mesuré sur un véhicule de série, son
estimation fait l'objet de la fin de ce chapitre.
Le troisième chapitre propose l'utilisation des modèles flous de type Takagi-Sugeno
(TS) pour réaliser le contrôle de différentes variables. Après un rapide rappel de ce type de
modèle, son application à la commande en couple, puis au problème de la richesse (rapport
air/essence à la stoechiométrie près) sont abordés.
Le quatrième chapitre correspond à un certains nombres d'essais réels qui ont été
réalisés sur le banc moteur. En particulier, ces essais ont permis de valider des lois de
commande présentées dans le chapitre précédent sur la commande du circuit d'air et du couple
moteur. Le dernier chapitre présente quelques perspectives à ce travail.
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