br>[0033]凸輪板扭簧轉(zhuǎn)矩Tk根據(jù)凸輪板扭簧轉(zhuǎn)矩系數(shù)K、直流力矩電機(jī)的電機(jī)軸的角位移 0、扭簧初始轉(zhuǎn)矩I；用凸輪板扭簧轉(zhuǎn)矩方程①計(jì)算：
[0034] Tk=K9+TQ ①
[0035] 其中，凸輪板扭簧轉(zhuǎn)矩Tk一般取值為103. 5N.mm~200N.mm，扭簧初始轉(zhuǎn)矩T。一 般取值為103. 5N.mm。
[0036] 電機(jī)模型模塊220用下式⑦推定電樞電壓ua，式⑦為電樞電路的微分方程，ua為電 樞電壓，一般取值為24V;ub為感應(yīng)電壓；La為電樞繞組的電感，一般取值為27mH;Ra為電樞 繞組的電阻，一般取值為24歐；ia為電樞繞組的電流。
[0038] 電樞繞組的電流込通過電磁轉(zhuǎn)矩方程得到，具體計(jì)算公式如下：
[0039] T=Ktia ⑥；
[0040] 式中：T為負(fù)載模型模塊210計(jì)算的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；Kt為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)，一般取值 為40 ;ia為電樞繞組的電流。
[0041] 感應(yīng)電壓ub通過反電勢(shì)方程得到，具體計(jì)算公式如下：
[0043] 式⑤中：ub為感應(yīng)電壓；Kb為反電勢(shì)系數(shù)；0為直流力矩電機(jī)的電機(jī)軸的角位移。
[0044] 反電勢(shì)系數(shù)Kb通過反電勢(shì)系數(shù)方程得到，具體計(jì)算公式如下：
[0045] Kb= 9. 55Cb ④
[0046] 電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Cb通過電動(dòng)勢(shì)系數(shù)方程得到，具體計(jì)算公式如下：
[0048] 式③中P為極對(duì)數(shù)，一般取值為2 ;N為電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)，一般取值為4 ;a為并聯(lián) 支路數(shù)，一般取值為4;
[0049] 抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID模塊230用下式⑨推定比例增益Kp:
[0050] Kp(e) =ap+bp(l-exp(_cp|e|)⑨
[0051] 式中：ap、bp、cp為正實(shí)常數(shù)，一般取值為0~1.5,e為誤差，一般取值為-70~70。
[0052] 抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID模塊230的積分增益由2個(gè)因子組成：積分主增益&和積 分變?cè)鲆鍷iQ。
[0053] 積分主增益&計(jì)算公式如下：
[0054] Kj(e) =ajexp(-Cj|e|) ⑩
[0055] 式中：Ci為正實(shí)常數(shù)，一般取值為0~2。
[0056] 積分變?cè)鲆鍹十算公式如下：
[0058] 式中：K。、KpeQ為正實(shí)常數(shù)，一般取值為0~2。
[0059] 為了保證Ki(l是連續(xù)平滑變化的，K^Ve(l必須滿足下式：
[0060] K:exp(_K〇e0) = 1 ?
[0061] 抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID模塊230的微分增益計(jì)算公式如下：
[0062] Kd(e) =ad-bd(l-exp(-cd|e|))?
[0063] 式中：ad、bd、cd為正實(shí)常數(shù)，，一般取值為0~2且ad>bd
[0064] 由于EGR工作環(huán)境溫度很高，直流力矩電機(jī)持續(xù)大電流工作會(huì)導(dǎo)致溫度過高損 壞，在系統(tǒng)中需要引入電流限幅，電流與電壓有一定關(guān)系，近似為電壓限幅?？狗e分飽和變 結(jié)構(gòu)PID模塊230中，電壓限幅具體計(jì)算公式如下：
[0065]umax(t) =f(ta,t) ?
[0066] 式中：U_(t)為某時(shí)刻電壓最大值，ta為當(dāng)前環(huán)境溫度，T為持續(xù)時(shí)間。
[0067] 出現(xiàn)電壓限幅時(shí)，系統(tǒng)由于長(zhǎng)時(shí)間存在一個(gè)方向的偏差，PID控制器的輸出由于 積分作用的不斷累加使U(t)達(dá)到極限位置進(jìn)入飽和區(qū)，一旦出現(xiàn)反向偏差，首先u(t)需 要退出飽和區(qū)后，才能使系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性變差。采用抗積分飽和算 法，當(dāng)發(fā)生U(t-l) >umax(t)時(shí)，為了防止積分飽和，積分項(xiàng)只累計(jì)負(fù)偏差；當(dāng)發(fā)生U(t-l) <-u_(t)時(shí)，為了防止積分飽和，積分項(xiàng)只累計(jì)正偏差?？狗e分飽和控制過程為：
[0068]us(t_l) =Max[umin(t)，Min[[u(t_l)+uJ，umax(t)]] ?
[0069] 式中：ua為模型估算電樞電壓，一般取值為24V，u(t-l)為上一次PID控制器未做 電壓限幅輸出，us(t-l)為上一次PID控制器電壓限幅后輸出，U_(t)為某時(shí)刻電壓最大值， umin(t) = -umax(t)
[0070] 根據(jù)u(t-l)是否等于us(t_l)作為條件判定是否進(jìn)行積分分離PID閉環(huán)控制并 輸出未限幅電壓。積分分離PID閉環(huán)控制如圖2所示。
[0071] 當(dāng)u(t-l) =us(t_l)時(shí)，抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID控制器在時(shí)域中表示為：
[0073] 式中：u(t)為控制器的輸出，e(t)為誤差，Kp、I、KiQ、Kd分別為比例增益、積分主 增益、積分變?cè)鲆?、微分增益參?shù)。
[0074]當(dāng)u(t_l)辛us (t_l)時(shí)，抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID控制器在時(shí)域中表示為：
[0076] 式中：KS為抗積分飽和系數(shù)。
[0077] EGR閥位置監(jiān)控模塊240中，根據(jù)EGR閥位置傳感器120送過來的EGR閥實(shí)測(cè)開度 閥位置電壓信號(hào)通過EGR閥位置脈譜查表得到EGR閥實(shí)測(cè)位置；根據(jù)基本電樞電壓和修正 電樞電壓之和按公式?進(jìn)行電壓限幅后，除以電池電壓得到EGR閥控制占空比。
[0078] 本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、采用精確數(shù)學(xué)模型開環(huán) 計(jì)算下一工況驅(qū)動(dòng)需求，提高響應(yīng)速度；2、采用抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID根據(jù)閉環(huán)反饋解決 負(fù)載變化和非線性擾動(dòng)導(dǎo)致的差異，減小超調(diào)量的同時(shí)，提高穩(wěn)態(tài)精度，降低標(biāo)定工作量， 提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
[0079] 上述圖示和實(shí)例僅用于說明本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書 中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用 新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí) 用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種實(shí)現(xiàn)直流力矩電機(jī)EGR位置閉環(huán)控制方法的裝置，其特征在于，包括： 一EGR閥，EGR閥中的直流力矩電機(jī)通過其轉(zhuǎn)角變化來驅(qū)動(dòng)凸輪板，凸輪板通過滾輪帶 動(dòng)閥桿和閥門，通過改變閥門開度來改變廢氣再循環(huán)流量，所述EGR閥的反饋輸入端接受 來自一處理器輸出的EGR閥控制占空比信號(hào)； 一配置在發(fā)動(dòng)機(jī)中的環(huán)境溫度傳感器，所述環(huán)境溫度傳感器輸出所檢測(cè)的環(huán)境溫度信 號(hào)； 一電池電壓傳感器，所述電池電壓傳感器輸出所檢測(cè)的電池電壓信號(hào)； 一配置在所述EGR閥上的EGR閥位置傳感器，所述EGR閥位置傳感器輸出所檢測(cè)到的EGR閥實(shí)測(cè)開度閥位置電壓信號(hào)； 一處理器，所述處理器接收所述環(huán)境溫度傳感器、電池電壓傳感器、EGR閥位置傳感器 分別輸出的環(huán)境溫度信號(hào)、電池電壓信號(hào)、EGR閥實(shí)測(cè)開度閥位置電壓信號(hào)并進(jìn)行處理輸出 EGR閥控制占空比信號(hào)至所述EGR閥的反饋輸入端對(duì)EGR閥中的直流力矩電機(jī)進(jìn)行控制； 所述處理器包括一負(fù)載模型模塊、電機(jī)模型模塊、抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID模塊和EGR閥 位置監(jiān)控模塊，其中： 所述負(fù)載模型模塊以所述環(huán)境溫度傳感器送出的環(huán)境溫度信號(hào)、EGR閥位置監(jiān)控模塊 送出的EGR閥位置信號(hào)為輸入信號(hào)，計(jì)算處理后輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)至電機(jī)模型模塊； 所述電機(jī)模型模塊以所述負(fù)載模型模塊送出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)和EGR閥位置監(jiān)控模塊 送出的EGR閥位置信號(hào)為輸入信號(hào)，計(jì)算處理后輸出基本電樞電壓信號(hào)至EGR閥位置監(jiān)控 豐吳塊； 所述抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID模塊以所述環(huán)境溫度傳感器送出的環(huán)境溫度信號(hào)、EGR閥 位置監(jiān)控模塊送出的EGR閥位置信號(hào)、EGR閥目標(biāo)位置信號(hào)為輸入信號(hào)，計(jì)算處理后輸出修 正電樞電壓信號(hào)至所述EGR閥位置監(jiān)控模塊； 所述EGR閥位置監(jiān)控模塊以所述電機(jī)模型模塊送出的基本電樞電壓信號(hào)、抗積分飽和 變結(jié)構(gòu)PID模塊送出的修正電樞電壓信號(hào)、電池電壓信號(hào)和EGR閥位置傳感器送出的EGR 閥實(shí)測(cè)開度閥位置電壓信號(hào)為輸入信號(hào)，計(jì)算處理后輸出EGR閥位置輸出信號(hào)、EGR閥控制 占空比信號(hào)和EGR閥目標(biāo)位置信號(hào)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種實(shí)現(xiàn)直流力矩電機(jī)EGR位置閉環(huán)監(jiān)控方法的裝置，其是環(huán)境溫度傳感器、電池電壓傳感器、EGR閥位置傳感器分別輸出環(huán)境溫度信號(hào)、電池電壓信號(hào)、EGR閥實(shí)測(cè)開度閥位置電壓信號(hào)至一處理器，處理器對(duì)所接受的環(huán)境溫度信號(hào)、電池電壓信號(hào)、EGR閥實(shí)測(cè)開度閥位置電壓信號(hào)進(jìn)行處理輸出EGR閥控制占空比信號(hào)至EGR閥的反饋輸入端對(duì)EGR閥中的直流力矩電機(jī)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型采用精確數(shù)學(xué)模型開環(huán)計(jì)算下一工況驅(qū)動(dòng)需求，提高響應(yīng)速度；采用抗積分飽和變結(jié)構(gòu)PID根據(jù)閉環(huán)反饋解決負(fù)載變化和非線性擾動(dòng)導(dǎo)致的差異，減小超調(diào)量的同時(shí)，提高穩(wěn)態(tài)精度，降低標(biāo)定工作量，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
【IPC分類】G05D3/12
【公開號(hào)】CN204631630
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420724118
【發(fā)明人】龍美彪, 歐陽玲湘, 黃民備, 孟衛(wèi)東, 謝龍, 鄭昌, 熊明富, 陳順利, 丁才云, 鄧飛, 陳衛(wèi)
【申請(qǐng)人】南岳電控(衡陽)工業(yè)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日