柴油机的节流阀的控制方法、装置和系统
本申请提供了一种柴油机的节流阀的控制方法、装置和系统，该方法通过将降阶状态观测器和PID算法相结合能够将扰动加入考量，可以使得节流阀的转动角度与转动角度设定值的差值的绝对值小于差值阈值，从而使得采用目标控制电压能够让节流阀的转动角度的实际值更为接近转动角度设定值，相比现有方案仅使用PID算法得到节流阀的控制电压更为精确，进而解决了现有方案仅仅是使用PID算法对柴油机的节流阀的控制电压进行修正，而造成对提高节流阀的控制的精确度的效果较差的问题。
发明专利
CN202311390495.9
2023-10-24
CN117418938A
2024-01-19
F02D9/10(2006.01)
潍柴动力股份有限公司
刘兴义;江楠;陆松柏;冯健洧;韩亚楠
261001 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲
北京康信知识产权代理有限责任公司
张秀英
山东;37
1.一种柴油机的节流阀的控制方法，其特征在于，包括： 采用降阶状态观测器对柴油机的节流阀的数学模型进行修正，得到第一修正数学模型； 采用PID算法对所述第一修正数学模型进行修正，得到第二修正数学模型； 获取所述节流阀的转动角度设定值，并将所述节流阀的转动角度设定值作为所述第二修正数学模型的输入，并确定目标控制电压为所述第二修正数学模型的输出； 采用所述目标控制电压调节所述节流阀的转动角度，以使得所述节流阀的转动角度与所述转动角度设定值的差值的绝对值小于差值阈值。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用降阶状态观测器对柴油机的节流阀的数学模型进行修正，得到第一修正数学模型，包括： 构建第一表达式，所述第一表达式包括电机乘积关系以及所述电机乘积关系与所述节流阀的电机的电枢电阻的比值关系，所述电机乘积为所述电机的反电动势系数、所述电机的磁转矩系数和所述电机的传动比的乘积； 确定所述第一修正数学模型为所述第一表达式。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 构建第一表达式，包括： 确定所述第一表达式为： 其中，β1和β2分别为第一观测误差增益和第二观测误差增益，u为所述目标控制电压，n为所述传动比，θ为转动角度，/>为转动角度的一阶导数，/>为转动角度的一阶导数的估计值，/>为转动角度的一阶导数的估计值的一阶导数，/>为扰动估计值，/>为扰动估计值的一阶导数，kt为所述磁转矩系数，kb为所述反电动势系数，R为所述电枢电阻，J为所述电机的总转动惯量； 所述方法还包括： 根据所述第一表达式，确定扰动估计值。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 在采用降阶状态观测器对柴油机的节流阀的数学模型进行修正，得到第一修正数学模型的过程中，所述方法还包括：采用极点配置的方式确定第一观测误差增益和第二观测误差增益； 在采用PID算法对所述第一修正数学模型进行修正，得到第二修正数学模型的过程中，所述方法还包括：采用极点配置的方式确定第一PID增益和第二PID增益。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述节流阀的转动角度设定值，包括： 构建角度映射关系，所述角度映射关系为转动角度与所述节流阀的进气压力的映射关系； 获取所述节流阀在当前时刻的进气压力，并根据所述节流阀在当前时刻的进气压力和所述角度映射关系，确定所述节流阀的所述转动角度设定值，所述转动角度设定值为在所述角度映射关系中与所述节流阀在当前时刻的进气压力对应的所述转动角度。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用PID算法对所述第一修正数学模型进行修正，得到第二修正数学模型，包括： 构建第二表达式，所述第二表达式包括转角差值和第一PID增益的乘积关系以及第二PID增益和转动角度实际值的一阶导数的乘积关系，所述转角差值为所述转动角度设定值和所述转动角度实际值的差值； 确定所述第二修正数学模型为所述第二表达式。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，构建第二表达式，包括： 确定第二表达式为： 其中，Kp和Kd分别为第一PID增益和第二PID增益，u为所述目标控制电压，n为所述节流阀的电机的传动比，θ为转动角度，/>为转动角度的一阶导数，/>为扰动估计值，kt为所述电机的磁转矩系数，kb为所述电机的反电动势系数，R为所述电机的电枢电阻，J为所述电机的总转动惯量，T0为所述节流阀的弹簧的预紧扭矩，θref为所述转动角度设定值，kS为复位弹簧的劲度系数。 8.一种柴油机的节流阀的控制装置，其特征在于，包括： 第一处理单元，用于采用降阶状态观测器对柴油机的节流阀的数学模型进行修正，得到第一修正数学模型； 第二处理单元，用于采用PID算法对所述第一修正数学模型进行修正，得到第二修正数学模型； 第三处理单元，用于获取所述节流阀的转动角度设定值，并将所述节流阀的转动角度设定值作为所述第二修正数学模型的输入，并确定目标控制电压为所述第二修正数学模型的输出； 第四处理单元，用于采用所述目标控制电压调节所述节流阀的转动角度，以使得所述节流阀的转动角度与所述转动角度设定值的差值的绝对值小于差值阈值。 9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的柴油机的节流阀的控制方法。 10.一种柴油机的节流阀的控制系统，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至7中任意一项所述的柴油机的节流阀的控制方法。