[發(fā)明專利]用于液壓驅(qū)動(dòng)腿足式機(jī)器人的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710764646.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN107605608B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴匯;孫曉波;楊琨;李貽斌;榮學(xué)文;田國會(huì);李彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D29/04
• 分類號(hào): F02D29/04;F02D41/14;B62D57/032
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

一種用于液壓驅(qū)動(dòng)腿足式機(jī)器人的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，采用帶有前饋控制的PI控制器進(jìn)行PI控制方法，其中PI控制器的輸出通過模糊控制器進(jìn)行模糊邏輯自動(dòng)調(diào)整，步驟如下：(1)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速V_ref和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速V，計(jì)算出轉(zhuǎn)速誤差e_k和轉(zhuǎn)速誤差的變化量de；(2)PI控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差e_k和轉(zhuǎn)速誤差變化量de，使用分段式增量式PI算法計(jì)算輸出u_{k_fb}；(3)輸出液壓油流量的變化量ΔQ；(4)模糊控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差e_k和液壓油流量的變化量ΔQ，經(jīng)模糊邏輯計(jì)算輸出u_{k_ff}，u_{k_fb}和u_{k_ff}的差u_{k_fb}?u_{k_ff}作為最終輸出，控制汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，且參數(shù)調(diào)節(jié)速度快，保證系統(tǒng)流量始終維持穩(wěn)定，具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于液壓驅(qū)動(dòng)腿足式機(jī)器人的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法，屬于汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)控制常見于汽車的控制系統(tǒng)以及挖掘機(jī)的應(yīng)用。汽車中采用的電控單元通過控制電噴單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，然而由于其發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸過大，故不適于機(jī)器人應(yīng)用，而且對(duì)汽車的驅(qū)動(dòng)和液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)也不同。挖掘機(jī)中驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的通常為柴油機(jī)，而機(jī)器人上使用的為汽油機(jī)。

中國專利文獻(xiàn)201310264575X公開的《汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)腿足式機(jī)器人液壓系統(tǒng)用控制系統(tǒng)及控制方法》，包括控制器，以及與控制器連接的讀取液壓系統(tǒng)油面的油面電位計(jì)、讀取液壓系統(tǒng)液壓油溫度的溫度傳感器、讀取液壓系統(tǒng)油壓信號(hào)的壓力傳感器，控制器通過CAN接口與上位機(jī)系統(tǒng)通信。上述系統(tǒng)的控制器通過信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與熄火以及液壓系統(tǒng)換向閥的油口接通或斷開，控制器通過舵機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的恒定，并且可以通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作情況，但是機(jī)器人系統(tǒng)的流量需求增大之后，需要更換更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，原來的控制方法并不能滿足大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制；且測(cè)速復(fù)雜，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸進(jìn)行改造，增加了裝配難度。

CN106870181A公開的《腿足式機(jī)器人液壓系統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速伺服控制方法》，采用帶有前饋控制的PI方法，其中比例和積分系數(shù)通過模糊邏輯自動(dòng)調(diào)整，具體步驟如下：

(1)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速v_ref和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速v_fed，計(jì)算出轉(zhuǎn)速誤差e和轉(zhuǎn)速誤差的變化率ec,其中e＝v_fed-v_ref，ec＝(v_fed-v_ref)/T，T為控制周期0.02秒；

(2)上述轉(zhuǎn)速誤差e和轉(zhuǎn)速誤差的變化率ec經(jīng)過模糊邏輯計(jì)算之后，輸出比例系數(shù)增量△k_p和積分系數(shù)增量△k_i；

(3)最終，比例系數(shù)k_p＝k_p0+△k_p，積分系數(shù)k_i＝k_i0+△k_i；

(4)采用增量式PI算法計(jì)算出油門開度S₁，S₁＝S_{1_old}+k_p*ec+k_i*e，其中S_{1_old}為上一執(zhí)行周期中的油門開度；

(5)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的液壓油流量變化△Q由前饋控制進(jìn)行補(bǔ)償，由液壓油流量變化引起的油門開度變化為S₂＝k_Q*△Q，其中k_Q＝27.7min/L；