[發明專利]控制具有重復工作周期的控制對象的方法和控制裝置

有效

• 申請號: 200980133334.3
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN102138109A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: H·科卡爾;J·邁爾霍費爾;D·登格;M·施密特;L·德爾瑞
• 申請（專利權）人: AVL里斯脫有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙科

技術領域

本發明涉及一種用于控制試驗臺裝置的方法和控制裝置，所述試驗臺裝置包括具有重復的工作周期的試驗件和通過傳動軸與所述試驗件連接的負載機械。

背景技術

在試驗臺—例如發動機或傳動系試驗臺—上，試驗件—例如內燃機、汽車傳動、傳動系等—通過傳動軸與負載機械(測力計)—通常為電動機—連接，以此可以向試驗件施加所希望的負載力矩，其中負載機械經常也被用作驅動裝置。一般選擇常規的傳動軸使得試驗臺結構的固有頻率低于空載轉數，例如17Hz相對于四缸發動機大約20Hz的空載頻率。由此避免在試驗件的運行區間發生共振，但這會限制負載力矩或驅動力矩的強度，因為傳動軸的作用如同低通濾波器，高于極限頻率—例如高于約15Hz—的力矩分量被減弱。對于某些測試來說，能夠傳遞具有明顯更高頻率—例如60Hz—的分量的扭矩是很重要的。這就意味著，在發動機的工作區間，傳動可能被激勵而發生不希望的共振，因為設備運行于一個關鍵的區間，例如在該區間點火頻率與傳動的固有頻率相同。如果固有頻率為60Hz，則例如四缸發動機在1800rpm的區間時會出現共振。因此使用這種傳動軸就需要進行可以抑制此時發生的共振的控制。基于當前測量值的一種常規的控制可以部分地緩和這個問題，但整體而言還不適合，因為這種控制總是只可以對當前的實際值有時延地做出反應。延時由內在的靜止時間和測量和控制裝置的低通特性形成，并且在下文中被記為系統延遲。在頻率較高時系統延遲不可以再被忽略并使得試驗臺上快速的額定力矩變化只能有延時地被調整。

在文獻“Development?of?Virtual?and?Real?Simulator?for?Engine”(“引擎的‘虛擬和實際仿真器’的發展”，K.Shirota，et?al，SAE?2001World?Congress，SAE?Technical?Paper?Series?2001-01-1355)中描述了一個適合的控制的例子，該控制可以抑制在使用產生較高固有頻率的傳動軸時發生的共振。此外，該控制基于一個熟知的控制概念，即H無窮(H-infinity)控制器。

發明內容

因此本發明的任務在于，提供一種控制方法和控制裝置，其可以在基于時間地控制具有重復的工作周期的裝置時，尤其是在控制在試驗件和測力計(Dyno)之間使用傳動的試驗裝置時，至少減輕上述的共振問題，其中所述傳動的固有頻率位于試驗件的工作區間之內。

本任務對于方法和控制裝置根據本發明這樣解決，即由控制的當前實際值和根據之前工作周期的實際值得出的即將到來的無系統延遲的實際值的預測，來確定反饋給控制的經調整的實際值。因此不僅當前的實際值被用于控制，還要用到根據之前工作周期得出的即將到來的無系統延遲的實際值的預測，由此可以補償內在的系統延遲。通過補償系統延遲，控制可以在不存在系統延遲的情況下對實際值的改變做出響應，由此頻率較高的共振同相衰減成為可能。

有益地，可以將控制的當前實際值分為表示當前與之前工作周期間變化的有系統延遲的暫態分量，和表示重復分量的預測的補償系統延遲的分量，并且由有系統延遲的暫態分量和無系統延遲的預測分量確定反饋給控制的經調整的實際值。預測分量有益地可以由例如根據迭代模型結構的模型得出，或直接由根據迭代控制原則形成的信號而確定。當前實際值的暫態分量有益地也可以利用與工作周期同步的均值濾波進行預處理，以便排除信號中可能還存在的迭代分量。

尤其有益的是通過下述內容確定經調整的實際值，即將設備之前工作周期的實際值以分辨時間或角度的方式存儲于存儲單元，并將當前實際值和所存儲的之前的實際值傳輸到計算單元，所存儲的之前的實際值?內在系統延遲通過將系統延遲之前的所存儲的之前的實際值用做預測的實際值而被補償，在用于確定暫態實際值的計算單元中由所存儲的有延遲的之前的實際值和有延遲的當前實際值形成差別，并將預測的實際值和暫態實際值相加得到經調整的實際值。

如果存儲單元將所存儲的之前的實際值和所存儲的角度和時間都有系統延遲的實際值傳送到計算單元，補償可以被尤其簡單執行。