[發明專利]一種在Flowmaster平臺上液壓控制機構等效控制器快速建模及優化方法

有效

• 申請號: 202010168714.9
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111413867B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 杜憲;陳吉祥;孫希明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種在Flowmaster軟件平臺上燃調系統熱仿真快速建模和控制器調參方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據實際燃油調節系統結構，采用拆解方式，對發動機燃油調節系統回油組合活門進行搭建模型，包括回油活門、計量活門和壓差活門等效機構；

S1.1：首先確定打開回油活門方式，通過計量前后壓差，控制回油活門開度，壓差活門起到中間傳遞和控制作用，直接設計位移控制器進行等效替代建模；

S1.2：在采集計量前后壓差的傳感器上設計輸出限幅，控制器輸出也有限幅，在控制器誤差輸入后加入一個判定環節，判定輸入為控制器輸出X₀，經過限幅后X₁；

x＝|X₀-X₁|

式中，若x大于0，改控制器積分項輸入為0，等效閥門最大開度；

S1.3：設計切換控制器參數配置策略，采用和MATLAB/Simulink聯合仿真，Flowmaster程序在Simulink里是S-Function函數，使用M文件調用程序迭代，聯合仿真環境合理配置接口即可進行；

S2：對高壓關斷活門進行建模

S2.1：采用解析方式，把高壓關斷分開建模，作動部分使用彈簧和作動筒配合建模，輸入為高壓關斷活門入口高壓P1，離心泵出口低壓P2；輸出距離即為活門位移；

S2.2：在輸出位移和高壓關斷中間加入一階慣性環節，在Flowmaster軟件內直接搭建，如下：

式中，Ts為慣性時間常數，合理選取數值能有效的消除建模毛刺現象；

S3：對離心泵進行建模

S3.1：首先取得離心泵額定數據，包括轉速、流量、揚程和扭矩；采用歸一化方法，對離心泵揚程流量曲線、扭矩流量曲線各轉速下折合到額定轉速下，折合公式如下；

式中，n、Q、H、T分別表示任意工況下的轉速、流量、揚程和扭矩；n_r、Q_r、H_r、T_r表示額定轉速、額定流量、額定揚程和額定扭矩；

S3.2：取得離心泵需要仿真工況附近的數據，流量Q、揚程H、轉速n，扭矩T，扭矩與效率η直接相關具體公式如下，進行數據處理，得到平滑數據線，完成建模；

式中，η表示離心泵總效率，ω表示離心泵角速度，Δp表示離心泵壓差；

S4：對齒輪泵建模

S4.1：齒輪泵建模分為機械效率和容積效率建模，關系如下公式表述；

η＝η_v*η_m

式中，總效率η，包括容積效率η_v，機械效率η_m；

S4.2：采用數據建模方式，對齒輪泵容積效率和機械效率建模，公式如下：

式中，Δp表示進出口壓差，N_s表示齒輪泵額定轉速，V_r表示額定排量，齒輪泵輸入軸功率為P₀，體積流量Q_v；

S4.3：得到不同工況點下數據，易于獲得的參數包括總效率η和齒輪泵增壓壓差Δp，進行插值法建模，得到全工況點下的數據，再利用如下計算公式得到發熱功率P_h，加熱到齒輪泵通過燃油；

式中，Δp表示進出口壓差，齒輪泵發熱功率P_h，流量Q_v，機械效率η_m；

S4.4：插值法進行預測建模，根據轉速與實際測得數據標準轉速線做比，根據壓差和實際系統逆推壓差做比，然后再根據壓差比得到2個效率，再根據轉速比得到所求效率；

η＝x*Δp+y

式中，總效率η和壓差Δp成一次線性關系，f(x,y)表示轉速比，轉速比不同時，斜率x和初值y均不同，N表示任意轉速，N_s表示額定轉速。