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莱诺.古泽拉 著

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出版社： 暂无

ISBN：9787111527244

商品编码：11286470923

包装：精装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：内燃机系统建模与控制导论

：149.00元

作者：莱诺.古泽拉

出版社：暂无

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787111527244

字数：370000

页码：294

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书在国外是内燃机及控制领域非常有影响的畅销书，书中内容大多来源于作者多年的教学实践和研究成果。本书从基本概念和被控对象的特性出发，全面系统地介绍了内燃机控制系统的基本结构、面向控制的内燃机系统平均值模型与离散事件建模原理，详细阐述了基于模型的内燃机控制系统设计、分析和优化方法，并引用了作者及其团队的研究成果和应用实例，内容具体翔实，深入浅出，分析透彻。 本书可作为高等学校车辆工程、动力机械及工程和控制科学与技术等专业硕士研究生和高年级本科生的教材，也可供从事内燃机控制系统研究、开发、匹配和标定等方面工作的高校教师、研究人员和企业工程技术人员参考。

目录

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译者序原书第2版序原书序第1章绪论11��1符号11��2内燃机控制系统41��2��1发动机控制系统的关联性41��2��2电控发动机的硬件和软件51��3点燃式发动机控制问题概述61��3��1总论61��3��2点燃式发动机的主要控制回路81��3��3未来的发展91��4压燃式发动机控制问题概述111��4��1总论111��4��2柴油机的主要控制回路131��4��3未来的发展161��5本书的结构17第2章平均值模型182��1引言182��2因果图212��2��1点燃式发动机222��2��2柴油机242��3空气系统262��3��1储气室262��3��2节气门的质量流量272��3��3发动机的质量流量302��3��4废气再循环322��3��5增压器342��4燃油系统452��4��1引言452��4��2湿壁动态462��4��3气体混合与传输延迟532��5机械系统552��5��1转矩产生552��5��2发动机转速642��5��3旋转振动阻尼器692��6热系统722��6��1引言722��6��2发动机废气焓732��6��3排气歧管的热模型752��6��4简化的热模型762��6��5详细的热模型772��7污染物的形成832��7��1引言832��7��2化学计量燃烧832��7��3非化学计量燃烧842��7��4点燃式发动机污染物的形成862��7��5柴油机污染物的形成912��7��6面向控制的NO模型922��8污染物净化系统95目录●●●●●●●●●●内燃机系统建模与控制导论2��8��1引言952��8��2三元催化转化器的基本原理972��8��3三元催化转化器的建模992��9柴油机污染物净化系统114第3章离散事件模型(DEM)1233��1DEM介绍1243��1��1何时需要DEM?1243��1��2燃烧的离散时间效应1243��1��3ECU的离散行为1263��1��4喷油和点火的DEM1283��2发动机系统重要的DEM1303��2��1平均转矩产生的DEM1303��2��2空气流量动态的DEM1343��2��3燃油流量动态的DEM1363��2��4G发动机回流动态的DEM1443��2��5残余气体动态的DEM1463��2��6排气系统的DEM1493��3基于缸内压力信息的DEM1503��3��1总论1503��3��2已燃质量分数的估计1513��3��3气缸充量估计1533��3��4压力波动引起的转矩变化156第4章发动机系统的控制1594��1引言1594��1��1总论1594��1��2软件结构1614��1��3发动机工作点1624��1��4发动机标定1644��2发动机爆燃1664��2��1自燃过程1674��2��2爆燃准则1684��2��3爆燃检测1694��2��4爆燃控制器1724��3空燃比控制1744��3��1前馈控制系统1744��3��2反馈控制：传统的方法1794��3��3反馈控制：H∞1804��3��4反馈控制：内模控制1904��3��5空燃比和发动机转速的多变量控制1994��4SCR系统的控制2044��5发动机热管理2084��5��1引言2084��5��2控制问题的形成2094��5��3前馈控制系统2104��5��4实验结果213附录218附录A建模基础与控制系统理论218A��1动态系统的建模218A��2系统描述和系统特性225A��3模型不确定性230A��4名义对象的控制系统设计233A��5不确定对象的控制系统设计240A��6控制器的离散化243A��7控制器的实现251A��7��1增益调度251A��7��2抗积分饱和（Anti-Reset Windup）252A��8进一步阅读252附录B实例研究：怠速控制253B��1怠速系统的建模253B��1��1引言253B��1��2系统结构254B��1��3子系统描述257B��2参数辨识和模型验证260B��2��1静态特性261B��2��2动态特性264B��2��3模型参数的数值267B��3线性系统描述269B��4控制系统的设计与实现271附录C内燃机的燃烧与热力循环计算274C��1燃料274C��2热力循环275C��2��1实际发动机循环276C��2��2放热的近似278C��2��3Vibe参数的变化：Csallner函数280参考文献283

作者介绍

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文摘

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序言

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深入解析复杂系统：原理、方法与实践 本书旨在为读者提供一个关于复杂系统原理、分析方法与实际应用的全面视角。我们将深入探讨各种系统在不同学科领域中的共性与特性，并着重介绍如何有效地对其进行建模、理解和控制。本书内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广阔范围，力求为对系统科学、工程控制、计算科学以及相关交叉学科感兴趣的读者提供一个坚实的基础和深入的指导。 第一部分：系统科学导论 本部分将为读者奠定坚实的系统科学理论基础。我们将从“什么是系统？”这一根本问题出发，探讨系统的普遍性定义，理解系统由相互关联、相互作用的要素构成的本质。我们将引入系统的基本组成部分，如输入、输出、状态、反馈等，并阐述它们在系统运行中所扮演的关键角色。 系统的类型与分类： 我们将对不同类型的系统进行深入剖析，包括静态系统与动态系统、确定性系统与随机性系统、线性系统与非线性系统、集总参数系统与分布参数系统。理解这些分类有助于我们根据系统的特点选择合适的分析工具和建模方法。例如，动态系统的分析将聚焦于其随时间变化的特性，而随机性系统的研究则需要引入概率论和统计学的工具。 系统涌现性与复杂性： 我们将探讨系统的涌现性，即整体系统的行为可能无法简单地从其组成部分的独立行为推断出来。这一点在分析生物系统、社会系统以及大规模工程系统中尤为重要。我们将引入复杂性科学的相关概念，如自组织、分形、混沌等，来描述和理解那些难以用传统线性方法解释的系统行为。 系统方法论： 本节将介绍系统思考的思维方式，强调从整体、关系和动态的角度看待问题。我们将学习如何识别关键变量，分析因果关系，以及理解反馈回路在系统维持稳定或驱动变化中的作用。这部分内容将为后续的建模和控制章节提供重要的概念框架。 学科交叉视角： 我们将简要回顾系统科学在不同学科领域中的应用，包括物理学、化学、生物学、经济学、社会学、信息科学和工程学等。通过展示系统思想的普适性，激发读者对跨学科研究的兴趣。 第二部分：系统建模方法 本部分将聚焦于如何构建系统的数学模型，这是理解和控制复杂系统的关键步骤。我们将介绍多种建模技术，并讨论它们的适用范围和优缺点。 模型的基本概念与分类： 我们将区分物理模型、数学模型、统计模型等，并进一步细分数学模型，如微分方程模型、差分方程模型、状态空间模型、传递函数模型等。我们将强调模型是现实系统的简化与抽象，其有效性取决于建模的目的和精度要求。 基于物理原理的建模： 对于许多工程和科学系统，我们可以利用基本物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、质量守恒定律等）来构建模型。我们将通过具体实例，如机械系统的动力学模型、电路系统的电学模型、流体系统的流体力学模型等，来演示如何将物理原理转化为数学方程。 数据驱动的建模方法： 在许多情况下，我们可能无法直接获得系统的物理描述，或者系统行为过于复杂，难以用第一性原理建模。此时，数据驱动的建模方法就显得尤为重要。我们将介绍回归分析、时序分析（如ARIMA模型）、神经网络模型（包括前馈网络、循环神经网络等）、支持向量机（SVM）等。这些方法通过从观测数据中学习系统的模式来构建模型。 仿真与模型验证： 建立模型后，仿真是一种强大的工具，可以用来预测系统在不同输入下的行为，并探索系统的动态特性。我们将讨论仿真技术的原理，以及如何使用各种仿真软件（如MATLAB/Simulink）来实现模型仿真。同时，模型验证是模型开发过程中不可或缺的一环，我们将介绍如何通过将模型预测结果与实际观测数据进行比较来评估模型的准确性和可靠性。 模型简化与抽象： 复杂系统的模型往往非常庞大和复杂。在本节中，我们将探讨模型简化和抽象的技术，例如降阶技术，以获得更易于分析和控制的模型，同时保留系统关键的动态特性。 第三部分：系统分析与理解 模型建立之后，我们需要运用各种分析工具来理解模型的行为，揭示系统的内在规律。 线性系统分析： 对于线性系统，我们将深入研究其稳态响应、瞬态响应、频率响应等。我们将介绍拉普拉斯变换、傅里叶变换等分析工具，以及传递函数、频率特性曲线（如Bode图、Nyquist图）等概念，它们能够直观地揭示系统的动态行为。 非线性系统分析： 非线性系统具有更为丰富的行为，如多稳态、周期振荡、混沌等。我们将介绍分析非线性系统的方法，包括相平面分析、分岔分析、李雅普诺夫稳定性理论等。我们将重点关注非线性系统的稳定性和周期性解的分析。 稳定性分析： 系统的稳定性是其正常运行的关键。我们将详细介绍各种稳定性概念（如渐近稳定性、指数稳定性）以及分析系统稳定性的方法，包括李雅普诺夫稳定性理论、根轨迹法等。 鲁棒性与不确定性分析： 现实系统往往存在各种不确定性，如参数变化、外部干扰等。本节将探讨如何分析系统的鲁棒性，即系统在不确定性存在时保持性能的能力。我们将介绍不确定性建模的方法以及鲁棒控制的设计原则。 状态估计与观测器设计： 在许多实际应用中，系统的某些状态变量是无法直接测量的。我们将介绍状态估计技术，如卡尔曼滤波器，它可以根据系统的输入和输出测量来估计系统的内部状态。 第四部分：系统控制理论与实践 本部分将聚焦于如何设计控制器来操纵系统的行为，使其达到期望的目标。 控制系统的基本概念： 我们将介绍开环控制与闭环控制的区别，以及反馈控制在提高系统性能、抑制扰动、处理不确定性方面的优势。我们将定义控制器的目标，如稳定性、快速性、精度、鲁棒性等。 经典控制理论： 我们将回顾PID（比例-积分-微分）控制器，它是一种广泛应用于工业界的经典控制策略。我们将深入分析P、I、D三个参数对系统响应的影响，并讨论PID参数的整定方法。 现代控制理论： 随着系统复杂性的增加，现代控制理论应运而生。我们将介绍基于状态空间模型的控制方法，如极点配置（状态反馈）、观测器设计等。我们将探讨线性二次高斯（LQG）控制、模型预测控制（MPC）等先进的控制策略。 鲁棒控制与自适应控制： 针对不确定系统，我们将介绍鲁棒控制的设计方法，旨在保证控制器在系统参数发生变化时仍能保持性能。自适应控制则能够根据系统的动态变化自动调整控制器参数，使其始终保持最优性能。 优化控制： 在某些应用中，我们需要在满足约束条件的前提下，最小化或最大化某个性能指标。我们将介绍优化控制的基本原理，如最优控制理论，并探讨其在资源分配、路径规划等问题中的应用。 控制系统的仿真与实验： 与建模类似，控制系统的设计也需要通过仿真进行验证。我们将介绍如何利用仿真工具对控制器进行性能评估，并讨论实际系统中的控制器实现与调试。 第五部分：复杂系统应用案例 本部分将通过一系列精心挑选的应用案例，将前述的理论和方法应用于实际问题。这些案例将涵盖不同的领域，以展示系统建模与控制的普适性和强大能力。 机器人与自动化系统： 探讨机器人路径规划、运动控制、感知与导航等问题，涉及多自由度机械系统、传感器融合、实时控制等。 航空航天系统： 分析飞行器姿态控制、轨道保持、导航制导等，涉及高精度动力学建模、鲁棒性设计、在线优化等。 能源系统： 研究电网稳定控制、可再生能源并网、智能电表等，涉及大规模、分布式系统的协调与控制。 生物医学系统： 探讨生理信号分析（如心电图、脑电图）、药物输送控制、生物反馈系统等，涉及复杂生物过程的建模与调控。 通信与网络系统： 分析网络流量控制、路由优化、信息传输等，涉及分布式系统、随机过程、排队论等。 通过这些深入的案例分析，读者将能够将所学的理论知识与实际工程问题相结合，提高解决复杂系统问题的能力。 本书的编写风格将力求清晰、严谨，并辅以大量的图表和数学推导，同时避免过于晦涩的数学语言。我们希望本书能够成为学习系统建模与控制的读者一本不可多得的参考书，并为他们在各自的研究和工程实践中提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的标题《内燃机系统建模与控制导论》感到非常好奇，因为我一直觉得内燃机是一个既经典又充满挑战的领域。尤其是在当下，混合动力和纯电动汽车的兴起，使得对传统内燃机的高效、清洁运行提出了更高的要求，而这恰恰离不开精密的建模和控制技术。我非常期待这本书能从最基础的内燃机工作原理出发，循序渐进地讲解如何建立数学模型来描述发动机的各个子系统，比如燃烧室、进排气系统、冷却系统等。我希望它不仅仅是停留在理论层面，而是能够提供一些实际的建模方法和工具，比如常用的仿真软件，或者是一些开源的建模库。在控制方面，我特别希望看到书中能够介绍一些适用于内燃机的先进控制策略，例如如何利用模型预测控制（MPC）来同时优化燃油经济性和排放，或者如何设计一些鲁棒的控制器来应对工况变化和模型不确定性。如果书中还能包含一些关于传感器选择、执行器设计以及控制器集成到ECU（发动机控制单元）的实际工程考虑，那将是锦上添花。

评分☆☆☆☆☆

我对《内燃机系统建模与控制导论》这本书的潜在价值非常感兴趣，因为我一直认为，要真正理解并改进一个复杂的工程系统，精确的建模和有效的控制是必不可少的两环。内燃机作为汽车的心脏，其运行过程涉及多种物理现象的耦合，如热力学、流体力学、化学反应以及机械运动等，因此，建立一个能够准确反映其动态特性的数学模型，是进行后续控制研究的基础。我特别期待书中能够深入探讨各种类型的内燃机模型，从简化的经验模型到更精细的基于物理原理的瞬态模型，并详细阐述它们各自的优缺点以及适用场景。在控制方面，我希望这本书能够覆盖从基础的反馈控制到一些更先进的自适应控制、预测控制等技术，并说明它们如何被应用于解决内燃机在不同运行工况下的性能优化问题，例如燃油消耗、排放控制、动力输出以及耐久性等方面。如果书中还能提及一些实际的控制系统设计流程，包括建模、仿真、参数整定以及硬件实现等方面的注意事项，那将对我非常有启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就吸引了我，简洁而又不失专业感，封面的配色也比较沉稳，让人一看就知道这是一本技术类书籍，是那种会放在书架上，偶尔拿出来查阅，解决实际问题的参考书。我一直对汽车的动力系统很感兴趣，尤其是发动机的内部工作原理，虽然大学时期接触过一些基础知识，但总觉得不够深入，停留在表层。了解到这本书的名字里有“建模”和“控制”这两个关键词，这让我非常期待。我一直认为，要真正理解一个复杂的系统，就必须能够对其进行建模，用数学语言去描述它的行为，然后再通过控制策略来优化它的性能。发动机作为一个高度复杂的机电液耦合系统，如果能通过建模和控制来理解和调优，那将是多么令人兴奋的事情。这本书会不会涉及到一些经典的发动机模型，比如活塞运动模型、燃烧模型，甚至是热力学模型？我希望它能用一种清晰易懂的方式来介绍这些模型，最好还能结合一些实际的应用案例，这样我才能更好地理解理论知识如何落地。而且，对于“控制”的部分，我非常好奇它会讲解哪些控制理论，比如PID控制、模糊控制，甚至是更先进的模型预测控制，它们如何应用于发动机的空燃比控制、点火角控制、怠速控制等等。这些都是我一直想深入了解的方面。

评分☆☆☆☆☆

最近一直在寻找一本能够系统性梳理内燃机控制原理的书籍，尤其是在当前汽车行业向电气化转型的关键时期，对传统内燃机的深入理解反而显得更加重要，因为它仍然是许多混合动力系统以及部分高性能车辆的核心。我看到这本书的名字《内燃机系统建模与控制导论》，觉得它可能正是满足我这种需求的。我比较关注的是，这本书在“建模”方面，是否会讲解一些当前主流的发动机模型，比如基于物理模型的还是基于数据驱动的？对于控制部分，不知道它是否会深入探讨一些高级控制策略，比如针对不同工况（冷启动、暖机、加速、匀速等）的自适应控制，或者是如何利用模型预测控制（MPC）来优化燃油经济性和排放。我希望这本书不仅仅停留在基础的理论讲解，而是能够提供一些实际的工程应用案例，比如如何通过建模和仿真来预测发动机的瞬态响应，或者如何设计控制器来抑制发动机的振动和噪声。如果书中还能提及一些现代发动机控制技术，例如缸内直喷、可变气门正时/升程（VVT/VVL）的控制策略，那就更完美了。我对于学习如何将抽象的数学模型转化为实际可操作的控制算法非常有兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对汽车工程怀有浓厚兴趣的在校大学生，一直对内燃机的工作原理以及其背后的控制技术感到着迷。在课余时间，我经常会阅读一些相关的书籍来拓展我的知识面。这本书的名字《内燃机系统建模与控制导论》听起来就非常具有吸引力，它恰好是我目前非常想深入了解的两个领域——建模和控制。我特别好奇的是，书中在介绍“建模”时，是否会从最基本的物理原理出发，例如气缸内的燃烧过程、活塞的运动规律、进排气系统的流体动力学等，并在此基础上逐步构建出相对复杂的系统模型。我希望它能用一种循序渐进的方式来引导读者，而不是一开始就抛出过于高深的数学公式。对于“控制”的部分，我更希望能够看到如何将这些模型应用于实际的控制问题。例如，书中是否会讲解如何设计一个PID控制器来稳定发动机的转速，或者如何利用模型来预测燃烧过程中可能出现的爆震现象，并及时进行点火角调整以避免。如果书中能提供一些计算机仿真的例子，或者相关的代码片段，那对于我这样的初学者来说，将会有极大的帮助。