[發(fā)明專利]基于負(fù)載變化率主動觀測的自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010543898.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111749800B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋康;謝輝;邵燦
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F02D41/24
• 分類號: F02D41/24;F02D41/30;F02D31/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

本發(fā)明公開了一種基于負(fù)載變化率主動觀測的自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速控制方法，包括以下步驟：步驟1，通過反饋控制計算轉(zhuǎn)動慣性力矩；利用摩擦扭矩模型估計當(dāng)前的摩擦扭矩，得到摩擦扭矩；步驟2，在發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化的基礎(chǔ)上，增加負(fù)載扭矩和負(fù)載扭矩變化率兩個“擴(kuò)張狀態(tài)”；步驟3，通過觀測器進(jìn)行在線迭代，對轉(zhuǎn)速、負(fù)載扭矩及負(fù)載扭矩變化率進(jìn)行在線觀測；步驟4，在轉(zhuǎn)動慣性力矩的基礎(chǔ)上，利用負(fù)載扭矩的估計值做補(bǔ)償，得到有效扭矩；在有效扭矩的基礎(chǔ)上疊加步驟1的摩擦扭矩，獲得指示扭矩；步驟5，通過發(fā)動機(jī)的指示扭矩模型計算得到噴油量，噴油控制系統(tǒng)根據(jù)噴油量控制轉(zhuǎn)速。解決了造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動的原因，顯著提高了轉(zhuǎn)速控制的抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于負(fù)載變化率主動觀測的自學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速控制方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)速控制是發(fā)動機(jī)控制的重要功能之一。轉(zhuǎn)速的控制品質(zhì)對于發(fā)動機(jī)怠速工況的油耗和舒適性、發(fā)電用發(fā)電機(jī)的電壓和功率的穩(wěn)定性，以及混合動力系統(tǒng)中模式過渡的平順性影響顯著。雖然發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制不是一個新問題，但負(fù)載扭矩未知這一難題一直沒有很好的解決，也影響了轉(zhuǎn)速的控制品質(zhì)。

比例-微分-積分(PID)控制是最常用的轉(zhuǎn)速控制算法，當(dāng)時為了保證控制品質(zhì)，通常需要復(fù)雜的參數(shù)標(biāo)定。魯棒控制是一種性能比較穩(wěn)定的控制器，也被嘗試著應(yīng)用于轉(zhuǎn)速控制，如文獻(xiàn)(Hrovat,Devor,and Jing Sun.Models and control methodologies forIC engine idle speed control design.Control Engineering Practice5.8(1997):1093-1100.)所示。但是，魯棒控制器的設(shè)計比較保守，限制了其瞬態(tài)性能。Song等人提出了基于線性變參數(shù)(LPV)模型的轉(zhuǎn)速控制器，然而這種LPV模型的設(shè)計過程卻比較復(fù)雜(Song,Qingwen,and Karolos M.Grigoriadis.Diesel engine speed regulation usinglinear parameter varying control.Proceedings of the 2003 American ControlConference,2003..Vol.1.IEEE,2003.)。Sun等人提出了轉(zhuǎn)速的最優(yōu)控制算法，然而最優(yōu)控制在魯棒性上存在局限性，限制了其工程應(yīng)用(Sun,Pu,B.Powell,and Davor Hrovat.Optimal idle speed control of an automotive engine.Proceedings of the2000American Control Conference.ACC(IEEE Cat.No.00CH36334).Vol.2.IEEE,2000.)。Yin等人提出基于模糊邏輯的轉(zhuǎn)速控制算法，但是模糊邏輯的設(shè)計規(guī)則比較復(fù)雜(Yin,Xiaofeng,Dianlun Xue,and Yun Cai.Application of time-optimal strategy andfuzzy logic to the engine speed control during the gear-shifting process ofAMT.Fourth International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery(FSKD 2007).Vol.4.IEEE,2007.)。Shu等人采用非線性模型預(yù)測控制(NMPC)的方法開展了轉(zhuǎn)速控制，但是NMPC的計算量大，對模型精度的需求高，在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用存在一定程度的受限(Li,Shu,Hong Chen,and Shuyou Yu.Nonlinear model predictive control foridle speed control of SI engine.Proceedings of the 48h IEEE Conference onDecision and Control(CDC)held jointly with 2009 28th Chinese ControlConference.IEEE,2009.)。Feng等人提出了基于自適應(yīng)算法轉(zhuǎn)速控制方法(Feng,Meiyu,and Xiaohong Jiao.Double closed-loop control with adaptive strategy forautomotive engine speed tracking system.International Journal of AdaptiveControl and Signal Processing31.11(2017):1623-1635.)，但是，該算法并沒有直接解決負(fù)載扭矩的不確定性問題。Stotsky等人針對未知的干擾，提出了變結(jié)構(gòu)的怠速控制算法，如參考文獻(xiàn)(Stotsky,Alexander,Bo Egardt,andEriksson.Variablestructure control of engine idle speed with estimation of unmeasurabledisturbances.J.Dyn.Sys.,Meas.,Control 122.4(2000):599-603.)所示。然而，滑模控制中的震顫問題一直沒有能夠很好地解決。