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打造內燃機智能控制技術體系:2018年度機械工業科學技術獎技術發明獎一等獎獲獎項目
作者: 佚名 時間:2019-7-18文章來源:機經網訪問量:4195

爲了促進機械工業科技進步,調動機械工業科技人員的積極性,表彰在機械工業科技工作中做出突出貢獻的單位和人員,近日,中國機械工業科學技術獎評審委員會和中國機械工業科學技術獎管理委員會表彰2018年度中國機械工業科學技術獎獎勵項目共416項,其中,特等獎5項、一等獎47項、二等獎137項、三等獎227項。

爲了促進機械工業科技進步,調動機械工業科技人員的積極性,表彰在機械工業科技工作中做出突出貢獻的單位和人員,近日,中國機械工業科學技術獎評審委員會和中國機械工業科學技術獎管理委員會表彰2018年度中國機械工業科學技術獎獎勵項目共416項,其中,特等獎5項、一等獎47項、二等獎137項、三等獎227項。

19世紀中葉以來,內燃機以其熱效率高、結構緊湊、機動性強、運行維護簡便的優點,逐漸成爲最主要的動力來源。在我國,內燃機是交通運輸、工程和農業機械的主導動力,年産量超過8000萬台。以內燃機爲 “心髒”的汽車、工程機械和農業機械行業總産值超10萬億元。現代內燃機是機、電、氣、液、熱高度一體化的複雜機械系統,控制技術對其油耗和排放等性能起著至關重要的作用。但是,由于控制核心技術的缺失,德國博世(bosch)、美國德爾福 (dephi)等少數公司長期壟斷我國內燃機産品控制器的供應,相當于控制住了我國國民經濟重要基礎産業的 “大腦”。

爲此,由天津大學教授謝輝領頭,聯合濰柴動力股份有限公司、長城汽車股份有限公司和天津易博達動力科技有限公司等組成的項目組,在20余項國家和企業課題的支持下,經過近18年的刻苦努力、不懈鑽研,終于形成了內燃機主動抗擾智能控制技術體系。其研究成果 “內燃機主動抗擾智能控制關鍵技術與應用”,獲得了2018年度機械工業科學技術獎技術發明獎一等獎。

項目組針對現代內燃機控制中的三大關鍵性難題——複雜系統狀態精准控制、多變量多目標折衷優化和大批量長周期性能管控問題,取得了三項突破性創新。

首先,團隊從控制原理的革新入手,發明了自趨優主動抗擾控制新方法。該方法結合使用模型和觀測器對系統的不確定性進行觀測,在系統執行誤差發生前進行補償,從而同時提高系統控制的精確性和響應性。

其次,針對發動機控制數據標定目標多且邊界條件多變的問題,創新地提出了基于 “人—車—路”模型的智能標定方法,創建了內燃機性能仿真分層配置模型、駕駛員行爲機器學習模型和基于馬爾科夫鏈的道路工況自學習預測模型,開發了基于人車路模型的內燃機及動力總成智能標定系統和用于道路標定試驗的無線遠程監控標定系統。

最後,針對發動機在生産和使用過程中性能老化和零部件更換所導致的數據合成和更新問題,創新開發了支撐跨地域、跨部門協同優化的控制數據智能合成系統、下線調校系統和遠程升級系統,形成了全生命周期數據生産線。該方法顯著提高了電控內燃機的生産效率,使數據合成時間從15天縮短到3分鍾,出錯率降至0。

該成果獲授權發明專利35件,實用新型6件,授權軟件著作權22項,出版專著1部,制定行業標准1部,發表sci/ei收錄論文55篇,大會特邀報告10余次。成果被濰柴、長城等15家企業直接應用,顯著提升了我國骨幹企業的市場競爭力,輻射到國內外40余家相關企業,用于電控柴油機和汽油機整機超過500萬台,支持了vvt、增壓器等發動機重要零部件的研發,所涉零部件産品達超過400萬套。近3年新增産值超過100億元,新增利潤超過15億元,新增稅收超過10億元。

該成果的重要性在行業內被普遍認可,中國機械工業聯合會組織以李駿院士和郭雷院士爲正副主任的鑒定委員會認爲,其 “總體上達到國際先進水平,在內燃機不確定性控制方面,取得了重大的方法突破和技術創新,達到國際領先水平”。

總的來說,該技術協助我國內燃機行業電控技術實現了 “從無到有到突破”的跨越式發展,開拓了一條區別于現有國內外技術的新途徑,且更加適合我國國情和未來技術發展趨勢,提升了我國企業的技術創新能力和産品競爭力。其成果的核心控制算法已經被國際控制巨頭所采用,引領了內燃機控制技術的發展,逐步建立了中國內燃機電控的國際影響力。(謝晖)

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