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专利号: 2018113207253
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.发动机台架试验用排气背压自动调节方法,其特征在于:该方法具体如下:

第一步:在模糊自适应PID控制器中导入期望排气背压MAP图;电动节流阀开度初始值为90°,涡流风机转速初始值为0r/min,启动发动机台架试验机;其中,电动节流阀开度为0°时,电动节流阀关闭;电动节流阀开度为90°时,电动节流阀全开;

第二步:模糊自适应PID控制器从测功机中采集发动机的工况参数在工况i=1的值,工况参数包括转速和负荷,并根据转速和负荷通过查找期望排气背压MAP图找到工况i下的期望排气背压Psi;然后,模糊自适应PID控制器从排气压力传感器中采集发动机在工况i下的台架试验排气背压Pfi,从而求出背压差值ΔPi=Pfi-Psi;若ΔPi>0,则模糊自适应PID控制器控制涡流风机启动将排气管内的气体抽出,从而使排气管内的气压降低,直到Pfi=Psi;

若ΔPi<0,则模糊自适应PID控制器控制电动节流阀减小开度,从而增加排气管内的气压,直到Pfi=Psi;若ΔPi=0,则直接进入第三步;

第三步:调整发动机的工况参数,i增大1,此时,模糊自适应PID控制器从测功机中重新采集发动机的工况参数,并根据转速和负荷通过查找期望排气背压MAP图找到工况i下的期望排气背压Psi;然后,模糊自适应PID控制器从排气压力传感器中采集工况i下的台架试验排气背压Pfi,从而求出背压差值ΔPi=Pfi-Psi;

接着,根据ΔPi及工况i-1调整完成后电动节流阀开度 与涡流风机转速ni-1,对工况i的电动节流阀开度及涡流风机转速进行调节,具体如下:

当ΔPi>0时,若 且ni-1≥0r/min,则模糊自适应PID控制器通过增大涡流风机转速的方式,降低台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi;若 且ni-1=0r/min,则模糊自适应PID控制器通过增大电动节流阀开度的方式,降低台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi,此时若电动节流阀全开时,实际排气背压仍大于Psi,则模糊自适应PID控制器通过开启涡流风机,增大涡流风机转速的方式来降低台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi;

当ΔPi<0时,若 且ni-1>0r/min,则模糊自适应PID控制器通过降低涡流风机转速的方式,增大台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi,此时若涡流风机转速降低为零,而台架试验排气背压Pfi仍小于Psi,则模糊自适应PID控制器通过减小电动节流阀开度的方式来增加台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi;若 且ni-1=0r/min,则模糊自适应PID控制器通过减小电动节流阀开度的方式,增加台架试验排气背压Pfi,直至Pfi=Psi;

当ΔPi=0,进入第四步;

第四步:重复第三步,直到完成所有需要测试的工况。

2.发动机台架试验用排气背压自动调节系统,其特征在于:包括测功机、排气压力传感器、电动节流阀、涡流风机和模糊自适应PID控制器;所述的排气压力传感器通过螺纹连接固定在发动机的排气管输入端;排气压力传感器测量发动机的排气背压,并将测量数据反馈给模糊自适应PID控制器;所述的测功机与发动机的输出轴通过联轴器连接,将测量得到的发动机转速和负荷反馈给模糊自适应PID控制器;所述的电动节流阀固定在排气管靠近输出端位置,模糊自适应PID控制器控制电动节流阀的开度大小;涡流风机的进风口连接排气管的输出口,模糊自适应PID控制器控制涡流风机的启停与转速大小。

3.根据权利要求2所述的发动机台架试验用排气背压自动调节系统,其特征在于:所述的模糊自适应PID控制器由模糊推理模块和常规PID控制器组成,台架试验的实际排气背压与期望排气背压的压差e以及压差的变化率de/dt为模糊推理模块的输入变量,压差e为常规PID控制器的输入变量;其中,由排气压力传感器测得排气管中台架试验的实际排气背压反馈给模糊自适应PID控制器;期望排气背压由模糊自适应PID控制器查找期望排气背压MAP图得到;两个模糊自适应PID控制器分别用于调节电动节流阀和涡流风机;在电动节流阀调节中,模糊推理模块输出PID增益调整量ΔKp、ΔKi、ΔKd给常规PID控制器,最终常规PID控制器计算得到输出控制量u(k)给电动节流阀,u(k)为电动节流阀开度调节值,其中ΔKp、ΔKi、ΔKd分别为比例、积分和微分增益;在涡流风机调节中,模糊推理模块输出PID增益调整量ΔK′p、ΔK′i、ΔK′d给常规PID控制器,最终常规PID控制器计算得到输出控制量u′(k)给涡流风机,u′(k)为涡流风机转速调节值,其中ΔK′p、ΔK′i、ΔK′d分别为比例、积分和微分增益。