Robust Controller Design for Air Injection in the Intake Manifold of a Marine Diesel Engine

Karlis, Efstathios; Καρλής, Ευστάθιος

dc.contributor.author	Karlis, Efstathios	en
dc.contributor.author	Καρλής, Ευστάθιος	el
dc.date.accessioned	2015-03-23T14:12:52Z
dc.date.available	2015-03-23T14:12:52Z
dc.date.issued	2015-03-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40482
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9376
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αυτόματος έλεγχος	el
dc.subject	Control engineering	en
dc.subject	Εύρωστος ελεγκτής	el
dc.subject	Ναυτική μηχανολογία	el
dc.subject	Έγχυση αέρα	el
dc.subject	Αναλογικές βαλβίδες	el
dc.subject	Robust control	en
dc.subject	Marine engineering	en
dc.subject	Air injection	en
dc.subject	Analogue valves	en
dc.title	Robust Controller Design for Air Injection in the Intake Manifold of a Marine Diesel Engine	en
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Σχεδιασμός Ευρώστου Ελεγκτή για Έγχυση Πεπιεσμένου Αέρα στην Εισαγωγή Ναυτικού Κινητήρα	el
heal.classification	Control engineering	el
heal.classification	Marine engineering	el
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/331102
heal.classificationURI	http://zbw.eu/stw/descriptor/13576-3
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-12-23
heal.abstract	In this work the control of the intake manifold pressure of a marine CI engine is investigated. A non linear model of the diesel engine is developed and further linearization providing a frequency representation. A robust controller is designed using the mixed sensitivity control approach. The controller is tested on a 5 cylinder marine diesel engine at LME/NTUA to validate the functionality of the controller and the results of the simulation. Initially, the model developed was so as to simulate discrete events during an operating engine's cycle. The purpose of this model is to simulate the effect of injecting compressed air downstream of the compressor to engine parameters like cylinder pressure, temperature and their derivatives, such as the indicated effective pressure, the brake effective pressure, the amount of air induced in the cylinders, the flow of gas after the end of the combustion towards the turbine, and an approximation of the heat absorbed by the working fluid, due to combustion. Furthermore, the implementation of engine modeling equations is described. In particular, the discrete, crank angle based events during the combustion were implemented. The modeling elements were the analogue valve for air injection, the cylinder volume, the pressure, the temperature, the intake of air, the air to fuel ratio, the net heat release, the torque, the power produced and the specific fuel consumption. For the control purposes a linear model was derived with numerical methods from the non-linear model. The linear model has the form of transfer function with the output being the intake pressure and the input being the valve position. With the linear model available, the robust controller was designed. Details from the selection of the controller parameters and their evaluation are presented. The controller was tested in simulation with both the linear and the non-linear models. Finally, the results from the air injection experiments carried out at LME using the robust controller are presented investigating the performance of the controller. The controller functioned effectively in the nominal operating point of the engine and proved its robustness in operating points different than the nominal.	en
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία ο έλεγχος της πίεσης εισαγωγής ναυτικού ντίζελ κινητήρα τελεί υπό διερεύνηση. Μη γραμμικό μοντέλο του κινητήρα αναπτύσσεται και μέσω γραμμικοποίησης προσδιορίζεται συνάρτηση περιγραφής φαινομένων στον κινητήρα. Ο εύρωστος ελεγκτής σχεδιάζεται με χρήση μεθόδου μικτής ευαισθησίας. Στην συνέχεια εφαρμόζεται σε πειραματική εγκατάσταση 5 κύλινδρης μηχανής στο Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας (ΕΜΠ) για την διερεύνηση της αποτελεσματικότητας του ελεγκτή και των αποτελεσμάτων προσομοίωσης με χρήση του μοντέλου. Το μοντέλο αναπτύσσεται με στόχο να υπολογισθεί η επίδραση της έγχυσης αέρα στην μηχανή μέσω αναλογικής βαλβίδας κατάντι του συμπιεστή της μηχανής.Επίσης στην διπλωματική περιγράφονται και οι βασικές εξισώσεις περιγραφής των διαδικασιών του μοντέλου. Από το μη γραμμικό μοντέλο εξήχθη γραμμικό, κατάλληλο για χρήση στην διαδικασία σχεδίασης ευρώστου ελεγκτή. Ο ελεγκτής χρησιμοποιήθηκε και στο σχεδιασθέν μοντέλο και στην πειραματική εγκατάσταση. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι είναι δυνατόν να γίνει ικανοποιητικός έλεγχός στην πίεση εισαγωγής.	el
heal.advisorName	Παπαλάμπρου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κυρτάτος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκόπουλος, Χρίστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	129 σ.
heal.fullTextAvailability	true