[發(fā)明專利]一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911279783.0 | 申請日： | 2019-12-13 |
| 公開（公告）號： | CN110987449B | 公開（公告）日： | 2021-03-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孫波;劉一鳴;楊君;張承慧 | 申請（專利權(quán)）人： | 山東大學 |
| 主分類號： | G01M15/04 | 分類號： | G01M15/04;G06F17/15 |
| 代理公司： | 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221 | 代理人： | 李琳 |
| 地址： | 250061 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 卡爾 濾波 電子 節(jié)氣 門開度 估計 方法 系統(tǒng) | ||
本公開提供了一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法及系統(tǒng)，獲取電子節(jié)氣門位置傳感器采集的電子節(jié)氣門開度數(shù)據(jù)，將位置傳感器測量到的電子節(jié)氣門的開度數(shù)據(jù)通過類卡爾曼估計算法得到濾波后的電子節(jié)氣門開度，將濾波后的電子節(jié)氣門的開度值反饋給車載控制器，用于根據(jù)濾波后的開度值進行電子節(jié)氣門開度的進一步控制；采用類卡爾曼估計算法對電子節(jié)氣門位置傳感器的輸出信號濾波處理，減少了非高斯白噪聲對測量結(jié)果的干擾，估計策略估計精度高，魯棒性強。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及電子節(jié)氣門開度估計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
電子節(jié)氣門是汽車發(fā)動機的重要控制部件，由直流電機、位置傳感器、復位彈簧等構(gòu)成。電子節(jié)氣門是一個單輸入單輸出的系統(tǒng)，當輸入電壓時，電子節(jié)氣門執(zhí)行電子控制單元(ECU)的指令，節(jié)氣門閥片會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，ECU通過調(diào)節(jié)電子節(jié)氣門的開度，控制發(fā)動機的進氣量。
電子節(jié)氣門在發(fā)動機扭矩的調(diào)節(jié)和污染物的排放中起著基礎(chǔ)性的作用，電子節(jié)氣門的性能決定了發(fā)動機扭矩的響應(yīng)和燃油/空氣(F/A)比的精度。準確估計電子節(jié)氣門閥片的位置對于發(fā)動機的平穩(wěn)運行和生態(tài)環(huán)境的保護至關(guān)重要。由于電子節(jié)氣門自身非線性以及運行工況下的電噪聲等問題，影響了位置傳感器測量節(jié)氣門開度的精確性。
本公開發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有文獻多采用卡爾曼濾波的方法估計電子節(jié)氣門閥片的位置，利用電機和油門位置傳感器的輸入電壓值估計電子節(jié)氣門閥片的真實位置；也有學者使用開關(guān)線性系統(tǒng)集值估計的多面體逼近算法估計實時汽車電子節(jié)流閥的位置。然而，目前提出電子節(jié)氣門的估計方法都是將干擾噪聲假設(shè)為高斯噪聲，但是傳感器電路中的噪聲是多種隨機噪聲的疊加，屬于非高斯白噪聲，在非高斯白噪聲的影響下，現(xiàn)有的方法不能精確的估計電子節(jié)氣門閥片的位置。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法及系統(tǒng)，采用類卡爾曼估計算法對電子節(jié)氣門位置傳感器的輸出信號濾波處理，減少了非高斯白噪聲對測量結(jié)果的干擾，估計策略估計精度高，魯棒性強。
為了實現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：
本公開第一方面提供了一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法。
一種基于類卡爾曼濾波的電子節(jié)氣門開度估計方法，包括以下步驟：
獲取電子節(jié)氣門位置傳感器采集的電子節(jié)氣門開度數(shù)據(jù)；
將位置傳感器測量到的電子節(jié)氣門的開度數(shù)據(jù)通過類卡爾曼估計算法得到濾波后的電子節(jié)氣門開度；
將濾波后的電子節(jié)氣門的開度值反饋給車載控制器，用于根據(jù)濾波后的開度值進行電子節(jié)氣門開度的進一步控制。
作為可能的一些實現(xiàn)方式，所述類卡爾曼估計算法至少包括狀態(tài)預(yù)測、狀態(tài)更新、增益矩陣計算、協(xié)方差預(yù)測和協(xié)方差更新五個步驟，選取節(jié)氣門的傳感器測量開度為類卡爾曼當前時刻的狀態(tài)向量，選取測量噪聲為非高斯白噪聲得到當前時刻的觀測向量，用于進行狀態(tài)更新。
作為進一步的限定，所述狀態(tài)預(yù)測，具體為：下一時刻的狀態(tài)向量預(yù)測值等于當前時刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣與當前時刻的狀態(tài)矩陣的乘積。
作為進一步的限定，所述狀態(tài)更新，具體為：
其中，為k+1時刻的狀態(tài)向量，為k時刻預(yù)測的k+1時刻的狀態(tài)向量預(yù)測值，Gk+1為k+1時刻的類卡爾曼增益矩陣，yk+1為k+1時刻的觀測向量，yk+1/k為k時刻預(yù)測的k+1時刻的觀測向量預(yù)測值。
作為更進一步的限定，所述增益矩陣，具體為：
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