طراحی سیستم کنترل و مدل‌سازی موتور جرقه‌ای: راهنمای روش‌شناسی کنترل سلسله‌مراتبی مدل‌در-حلقه ۲۰۲۳
Spark Ignition Engine Modeling and Control System Design: A Guide to Model-in-the-Loop Hierarchical Control Methodology 2023

این کتاب، راهنمای گام‌به‌گامی برای طراحی سیستم کنترل موتور احتراق داخلی جرقه‌ای ارائه می‌دهد و با استفاده از یادگیری ماشین و کنترل پیش‌بین مدل (MPC)، به تحلیل عمیق فرآیند مدل‌سازی و ارائه مطالعات موردی می‌پردازد. با پوشش فرآیندهای پیشرفته در کنار مبانی نظری، MPC به مهندسان این امکان را می‌دهد تا عملکرد خودروهای هیبریدی و غیرهیبریدی را بهینه سازند.

بهبود سیستم کنترل، یکی از اولویت‌های اصلی مهندسان در تلاش برای ارتقای موتور است. اغلب با بودجه‌ای محدود، می‌توان با به‌کارگیری روش‌های نوین، مانند هوش مصنوعی در مدل‌سازی طراحی سیستم کنترل موتور و استفاده از MPC، به پیشرفت‌های چشمگیری دست یافت. این کتاب رویکردهایی را برای بهبود سیستم کنترل در سطوح میانی، پایین و بالا ارائه می‌دهد. کتاب با طراحی کنترل سلسله مراتبی مدل‌در‌حلقه (model-in-the-loop) برای موتورهای SI پورت‌شده با تزریق سوخت آغاز می‌شود و بر کنترل بهینه حالت‌های گذرا و پایدار تمرکز دارد و همچنین به سخت‌افزار‌در‌حلقه (hardware-in-the-loop) نیز می‌پردازد. فصل مربوط به کنترل سطح پایین، به MPC تطبیقی و عملکرد متغیر تطبیقی و همچنین طراحی یک کنترلر پیش‌خور تزریق سوخت می‌پردازد. در کنترل سطح میانی، نقشه‌های کالیبراسیون موتور با در نظر گرفتن محدودیت‌هایی مانند محدودیت‌های انتشار آلاینده‌ها مورد بحث قرار می‌گیرند. در نهایت، روش کنترل سطح بالا با جزئیات کامل در رابطه با کنترل گشتاور گذرا موتورهای SI مورد بررسی قرار می‌گیرد.

این راهنمای جامع و در عین حال واضح برای بهبود سیستم کنترل، مطالعه‌ای ضروری برای هر مهندسی است که در زمینه مهندسی خودرو و طراحی سیستم کنترل موتور فعالیت می‌کند.

This book presents a step-by-step guide to the engine control system design, providing case studies and a thorough analysis of the modeling process using machine learning, and model predictive control (MPC). Covering advanced processes alongside the theoretical foundation, MPC enables engineers to improve performance in both hybrid and non-hybrid vehicles.

Control system improvement is one of the major priorities for engineers seeking to enhance an engine. Often possible on a low budget, substantial improvements can be made by applying cutting-edge methods, such as artificial intelligence when modeling engine control system designs and using MPC. This book presents approaches to control system improvement at mid, low, and high levels of control. Beginning with the model-in-the-loop hierarchical control design of ported fuel injection SI engines, this book focuses on optimal control of both transient and steady state and also discusses hardware-in-the-loop. The chapter on low-level control discusses adaptive MPC and adaptive variable functioning, as well as designing a fuel injection feed-forward controller. At mid-level control, engine calibration maps are discussed, with consideration of constraints such as limits on pollutant emissions. Finally, the high-level control methodology is discussed in detail in relation to transient torque control of SI engines.

This comprehensive yet clear guide to control system improvement is an essential read for any engineer working in automotive engineering and engine control system design.