[發明專利]基于負載變化率主動觀測的自學習轉速控制方法

有效

• 申請號: 202010543898.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111749800B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 宋康;謝輝;邵燦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D41/24
• 分類號: F02D41/24;F02D41/30;F02D31/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

1.一種基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據發動機目標轉速和發動機實際轉速的偏差，通過反饋控制計算轉動慣性力矩；利用摩擦扭矩模型估計當前的摩擦扭矩，得到摩擦扭矩；

步驟2，在發動機的轉速動態變化的基礎上，增加負載扭矩和負載變化率兩個“擴張狀態”，構建帶有擴張狀態的轉速動態模型；

步驟3，針對于所述帶有擴張狀態的轉速動態模型，通過觀測器進行在線迭代，結合步驟1得到的所述摩擦扭矩，對轉速、負載扭矩及負載變化率進行在線觀測，得到負載扭矩的估計值；

步驟4，在步驟1得到的所述轉動慣性力矩的基礎上，利用步驟3得到的負載扭矩的估計值做補償，得到有效扭矩；在所述有效扭矩的基礎上疊加步驟1所述的摩擦扭矩，獲得指示扭矩；

步驟5，結合指示熱效率和所述指示扭矩，通過發動機的指示扭矩模型計算得到噴油量，噴油控制系統根據所述噴油量控制轉速；

帶有擴張狀態的轉速動態模型為：

其中，ω是發動機實際轉速，代表發動機實際轉速的導數；

J是曲軸轉動系統的轉動慣量，M_i是指示扭矩；作為等效摩擦扭矩，M_Fri是步驟1所述的摩擦扭矩；作為等效負載扭矩，M_load是負載扭矩；是的導數，是等效負載扭矩的變化率，h是等效負載扭矩的變化率的導數。

2.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟1中，轉動慣性力矩u₀＝k_p(ω^ref-ω)，ω^ref為發動機目標轉速，ω是發動機實際轉速，k_p為比例系數。

3.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟3中的觀測器為：

其中，ε和ξ為中間變量，β₁和β₂為觀測器增益，ω為發動機實際轉速，ω_o為觀測器帶寬，為等效負載扭矩的估計值，利用等效負載扭矩的估計值除以得到負載扭矩M_load的估計值。

4.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟4中，u₀為步驟1所得的轉動慣性力矩，為步驟3得到的負載扭矩的估計值的倍，為步驟1所得的摩擦扭矩的倍，指示扭矩為

5.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟5中，指示扭矩模型為：

其中，為噴油量，M_i是步驟4所得的指示扭矩，H_LHV為柴油機的低熱值，η_i是指示熱效率，n_cyl是發動機汽缸個數，ω是發動機實際轉速。

6.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟5中的指示熱效率為人為賦予的0-1之間的定值。

7.如權利要求1所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，所述步驟5中的指示熱效率通過模型參數在線學習的方式獲得0-1之間的數值。

8.如權利要求7所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，如果當前判斷為穩態工況，則在原有的噴油量信號中增加1-10％的正弦擾動信號，噴入發動機；發動機轉速在正弦擾動信號的作用下發生輕微波動；根據當前的發動機噴油量、發動機實際轉速和摩擦扭矩，利用在線估計算法，對指示熱效率進行在線計算。

9.如權利要求7所述的基于負載變化率主動觀測的發動機轉速自學習控制方法，其特征在于，采用遞推最小二乘法，對指示熱效率進行在線學習，得到指示熱效率η_i的估計值的計算過程如下：

由和得到

定義

對于多個采樣點，Y＝[y(1) y(2) y(3) ... y(n)]^T，有：

Y＝φη_i，進行在線迭代，得到：