專利名稱：基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，屬于內(nèi)燃機(jī)噴油系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)噴油點火系統(tǒng)比較復(fù)雜，影響因素多，建模困難和建模精度不高，經(jīng)檢索和調(diào)查，目前對噴油量的控制方法和理論都是基于經(jīng)典和現(xiàn)代控制理論而建立的開環(huán)，閉環(huán)和最優(yōu)自適應(yīng)控制，即采用建立汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)控制的數(shù)字模型，然后利用相應(yīng)的控制方法(如查表)進(jìn)行優(yōu)化控制。而噴油控制中最多的工況當(dāng)屬運轉(zhuǎn)控制，此工況下噴油量一般分為基本噴油量，修正量和增量.基本噴油量一般通過反復(fù)實驗獲得并儲存在微控單元的只讀存儲器ROM中；修正量是根據(jù)實際運轉(zhuǎn)條件對基本噴油量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如進(jìn)氣溫度修正，電源電壓修正等；增量是在一些特殊工況下，如加速或大負(fù)荷工況等，為了使發(fā)動機(jī)獲得良好的性能所增加的噴油量。
對于特定的噴油器來說，噴油量是由噴油時間決定的，而影響噴油時間的因素主要有內(nèi)燃機(jī)溫度，加速和減速工況，負(fù)載工況及空燃比等。
綜上內(nèi)燃機(jī)噴油量控制領(lǐng)域還存在以下缺陷 1不論內(nèi)燃機(jī)處于何種工況下，均考慮各種影響因素，加大了微處理單元的工作強度，容易忽略主要因素的作用； 2采用基于大量實驗獲得的數(shù)學(xué)模型和專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，提高了存儲單元的成本，動態(tài)跟隨性較差。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)噴油量控制方法中的一些不完善之處，提供了一種基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，其特征在于步驟如下 1.1定周期連續(xù)采樣行駛工況下的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度

內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)，并進(jìn)行初值化處理后得到初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)；噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行初值化處理得到初值化后的噴射時間μ′(0)(k).其中，k為采樣時刻； 1.2初值化后的噴射時間μ′(0)(k)作為灰色關(guān)聯(lián)分析的參考序列，并進(jìn)行初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)關(guān)于初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)分析，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，為減少微處理單元處理強度和灰色建模作前期準(zhǔn)備，其中i＝1，2…N，N≤5，qi(0)(k)代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)中符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，這些因素的順序按照升序進(jìn)行qi(0)(k)下標(biāo)i的編排，k為采樣時刻； 1.3噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到噴射時間μ(0)(k)的灰色一次累加生成序列μ(1)(k)，由步驟1.2灰關(guān)聯(lián)分析后確定的影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，分別進(jìn)行灰色一次累加生成得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k)； 1.4構(gòu)建影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列的灰色單變量一階預(yù)測模型

進(jìn)行各變化自主量預(yù)測，得到預(yù)測值

其中，



GT表示矩陣G的轉(zhuǎn)置矩陣，Qi(1)(k)為影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k)的均值生成序列，(GTG)-1表示矩陣GTG的逆矩陣，M為采樣總數(shù)； 1.5構(gòu)建噴射時間的灰色N+1變量一階預(yù)測模型，
其中，N≤5，記

則由最小二乘法可得

其中矩陣B的第一列為噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到的序列μ(1)(k)的均值生成序列的相反數(shù)序列，第二列至第N列分別為內(nèi)燃機(jī)各影響因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列q1(1)(k)，q2(1)(k)，...qN(1)(k)，行數(shù)為M-1，
1.6根據(jù)步驟1.5的噴射時間灰色導(dǎo)數(shù)預(yù)測值

進(jìn)行灰色一次逆累加生成得到k+1時刻的噴射時間

并將其作為修正后的最佳噴射時間，按照公式

進(jìn)行噴油量控制.其中，Gf為單次噴油量，K為常數(shù)(對于特定噴油嘴)； 所述的步驟1.1中噴射時間μ(0)(k)為基本噴射時間，通過實驗獲得，其值預(yù)先存儲于只讀存儲器ROM中，微處理單元可以隨時調(diào)用。
所述的步驟1.1中進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度

內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)，噴射時間μ(0)(k)的初值化處理，其初值化處理的方法為，使各序列的首項系數(shù)為1。
所述的步驟1.2中進(jìn)行初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)關(guān)于初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)分析，其基本步驟如下 1)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)絕對差δi(k)，具體表達(dá)式為 其中，ui(0)(k)按下標(biāo)升序排列分別代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)，i＝1，2，…5。
2)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

具體表達(dá)式為
其中，ρ為分辨系數(shù)，其值介于0～1之間，由對稱性原理一般取0.5。
3)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi，具體表達(dá)式為
4)根據(jù)各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)程度gi＞0.65要求的因素，獲得影響噴射時間的主要因素序列，為后期建模做準(zhǔn)備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是1、本發(fā)明在目前內(nèi)燃機(jī)已有的基本噴射時間的基礎(chǔ)上，運用灰色系統(tǒng)預(yù)測理論，進(jìn)行最佳噴射時間的主動預(yù)測，代替了通過大量實驗獲得的數(shù)學(xué)模型和規(guī)律的各種修正策略，更符合內(nèi)燃機(jī)實際噴油工況。2、采用灰色關(guān)聯(lián)分析的方法，尋找實際工況下影響噴射時間的主要因素，縮短了微處理單元噴油控制的動作時間，提高了動態(tài)跟隨性，同時減輕了微處理單元的工作強度。3、利用灰色系統(tǒng)預(yù)測數(shù)據(jù)量少，短期預(yù)測精度高的優(yōu)勢，節(jié)省了存儲空間，提高了噴油控制系統(tǒng)工作的精度和效率。



圖1是本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的流程框圖； 圖2是本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的噴油量的主動控制效果圖。
圖1-2是本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的最佳實施例。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖1-2對本發(fā)明的基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明. 如圖1所示為本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的流程框圖，其具體步驟如下 步驟1定周期連續(xù)采樣行駛工況下的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度

內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)，并進(jìn)行初值化處理后得到初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)；噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行初值化處理得到初值化后的噴射時間μ′(0)(k)。
定周期為0ms～10ms，每周期采樣個數(shù)不少于四個數(shù)據(jù)單位，各序列采樣值具體表達(dá)式為 T(0)(k)＝{T(0)(1) T(0)(2) … T(0)(M)} t(0)(k)＝{t(0)(1) t(0)(2) … t(0)(M)}
n(0)(k)＝{n(0)(1) n(0)(2) … n(0)(M)} λ(0)(k)＝{λ(0)(1) λ(0)(2) … λ(0)(M)} μ(0)(k)＝{μ(0)(1) μ(0)(2) … μ(0)(M)} 初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)和初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的具體表達(dá)式分別為 T′(0)(k)＝{1 T(0)(2)/T(0)(1) … T(0)(M)/T(0)(1)} t′(0)(k)＝{1 t(0)(2)/t(0)(1) … t(0)(M)/t(0)(1)}
n′(0)(k)＝{1 n(0)(2)/n(0)(1) … n(0)(M)/n(0)(1)} λ′(0)(k)＝{1 λ(0)(2)/λ(0)(1) … λ(0)(M)/λ(0)(1)} μ′(0)(k)＝{1 μ(0)(2)/μ(0)(1) … μ(0)(M)/μ(0)(1)} 其中，k為采樣時刻，M表示采樣個數(shù)，且M≥4，噴射時間μ(0)(k)為基本噴射時間，通過大量實驗獲得，其值預(yù)先存儲于只讀存儲器ROM中，微處理單元可以隨時調(diào)用。
步驟2初值化后的噴射時間μ′(0)(k)作為灰色關(guān)聯(lián)分析的參考序列，并進(jìn)行初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)關(guān)于初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)分析，其基本步驟如下 1)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)絕對差δi(k)，具體表達(dá)式為 其中，ui(0)(k)按下標(biāo)升序排列分別代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)，i＝1，2，…5。
2)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

具體表達(dá)式為
其中，ρ為分辨系數(shù)，其值介于0～1之間，由對稱性原理一般取0.5。
3)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi，具體表達(dá)式為
4)根據(jù)各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)程度gi＞0.65要求的因素，獲得影響噴射時間的主要因素序列，為后期建模做準(zhǔn)備。其中i＝1，2…N，N為各影響因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析后確定的影響因子個數(shù)，且N≤5.qi(0)(k)代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度

初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)中符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，這些因素的順序按照升序進(jìn)行qi(0)(k)下標(biāo)i的編排。
步驟3噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到噴射時間μ(0)(k)的灰色一次累加生成序列μ(1)(k)，各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，分別進(jìn)行灰色一次累加生成得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k).具體表達(dá)式為 步驟4構(gòu)建影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列的灰色單變量一階預(yù)測模型

進(jìn)行各變化自主量預(yù)測，得到預(yù)測值

其中，



GT表示矩陣G的轉(zhuǎn)置矩陣，(GTG)-1表示矩陣GTG的逆矩陣，Qi(1)(k)為影響基本噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k)的均值生成序列，M為采樣總數(shù)，且M≥4，Qi(1)(k)的計算公式為 步驟5構(gòu)建噴射時間的灰色N+1變量一階預(yù)測模型，
記

則由最小二乘法可得

其中矩陣B和yμ的具體表達(dá)式為 其中，N為影響基本噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列個數(shù)，且N≤5，BT為矩陣B的轉(zhuǎn)置，Γ(1)(k)，k＝2，3，…，M為噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到的序列μ(1)(k)的均值生成序列。
步驟6根據(jù)步驟5的噴射時間灰色導(dǎo)數(shù)預(yù)測值

進(jìn)行灰色一次逆累加生成得到k+1時刻的噴射時間

其具體表達(dá)式為
并將其作為修正后的最佳噴射時間，按照公式

進(jìn)行噴油量控制。其中，Gf為單次噴油量，對于特定噴油嘴，K為常數(shù)，μ(1)(k)為k時刻的噴射時間的灰色一次累加生成數(shù)值，當(dāng)預(yù)測歷史數(shù)據(jù)超過M數(shù)據(jù)單位時，其值將被預(yù)測值代替。
實施例1 本發(fā)明實施例對象選擇的是洛陽南峰機(jī)電設(shè)備制造有限公司制造生產(chǎn)配套的內(nèi)燃機(jī)試驗臺架，此設(shè)備可以通過電渦流測功機(jī)，準(zhǔn)確模擬各種行駛工況，需要說明的是為了實現(xiàn)本發(fā)明與試驗臺架測得的數(shù)據(jù)的比較，對實施例中各影響因素的傳感設(shè)備，進(jìn)行了微小改動，采用了雙傳感器模式，同時通過RS232和A/D接口，連接另一微處理器。
下面結(jié)合本發(fā)明針對實施例對象發(fā)動機(jī)某一缸的某一采樣周期的噴油量控制進(jìn)行本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的詳細(xì)闡述 第一步，單位周期連續(xù)采樣數(shù)據(jù)個數(shù)為5，獲得的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度

內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)和噴射時間μ(0)(k)的原始序列數(shù)據(jù)如表1所示，溫度的單位為攝氏度，節(jié)氣門開度的單位是角度，轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)/分，噴射時間μ(0)(k)的單位為毫秒。
表1
第二步，各序列行初值化處理后得到內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，節(jié)氣門開度

內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)和噴射時間μ′(0)(k)的序列數(shù)據(jù)如表2所示。
表2
第三步，依據(jù)第二步結(jié)果計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)絕對差δi(k)，根據(jù)式

計算所得結(jié)果如表3所示。
表3
第四步，根據(jù)第三步結(jié)果計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

依據(jù)公式

計算所得結(jié)果如表4所示，其中分辨系數(shù)ρ取為0.5。
表4
第五步，根據(jù)第四步結(jié)果計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi，依據(jù)公式

計算所得結(jié)果如表5所示。
表5
由表5灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果可以看出，在此時刻工況下，內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門開度

和內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)與內(nèi)燃機(jī)噴射時間的灰色關(guān)聯(lián)度小于0.65，根據(jù)經(jīng)驗可以剔除；其他影響因子的灰關(guān)聯(lián)度均在0.65以上，應(yīng)視為主要影響因素，它們分別為內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)。
第六步，根據(jù)第五步的分析結(jié)果，準(zhǔn)備進(jìn)行各影響因素的灰色單變量一階預(yù)測模型

的構(gòu)建，并進(jìn)行各變化自主量預(yù)測，得到預(yù)測值
首先根據(jù)第一步各影響因素的采樣序列結(jié)果進(jìn)行各變化自主量的灰色一次累加生成，其結(jié)果如表6所示 表6
其次，根據(jù)表6的結(jié)果，依據(jù)公式

計算各影響因素序列的均值生成序列，所得結(jié)果如表7所示。
表7
最后，依據(jù)公式及模型參數(shù)相關(guān)矩陣 確定各預(yù)測模型灰作用量參數(shù)，考核精度，并進(jìn)行預(yù)測值輸出，灰作用量

的計算結(jié)果和對應(yīng)的模型精度如表8所示 表8
依據(jù)表8的計算結(jié)果，根據(jù)公式

可得各影響因素的預(yù)測值如表9所示
第七步，根據(jù)表1中噴射時間的原始序列，表6和表9的結(jié)果，依據(jù)公式
構(gòu)建噴射時間的灰色N+1變量一階預(yù)測模型，獲得預(yù)測值

并通過灰色一次逆累加生成獲得下一時刻最佳基本噴射時間
首先，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計算噴射時間μ(0)(k)的灰色一次累加生成序列μ(1)(k)和灰色一次累加生成序列μ(1)(k)的均值生成序列Γ(1)(k)，如表10所示
其次，根據(jù)表6和表10的數(shù)據(jù)，依據(jù)公式

和灰作用量相關(guān)矩陣 計算噴油時間的灰色N+1變量一階預(yù)測模型的灰作用量a，b，如表11所示，顯然此時N＝3，M＝5。

根據(jù)模型殘差法確定的模型精度為94.0899％，各采樣時刻預(yù)測誤差在5％以內(nèi)，將表11中的各模型參數(shù)數(shù)據(jù)帶入式子
并結(jié)合表9的預(yù)測值，獲得預(yù)測值

逆累加生成后得到下一采樣周期采樣初始時刻的基本噴射時間為

而實際洛陽南峰機(jī)電設(shè)備制造有限公司制造生產(chǎn)配套的內(nèi)燃機(jī)試驗臺架試驗所顯示的基本噴射時間為3.1毫秒，預(yù)測相對誤差為4.83％。
如圖2所示為本發(fā)明基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法的噴油量的主動控制效果圖，為了方便與洛陽南峰機(jī)電設(shè)備制造有限公司制造生產(chǎn)配套的內(nèi)燃機(jī)試驗臺架試驗所顯示的噴油量進(jìn)行比較，繪圖時本發(fā)明截取了某一時段的六個采樣周期的采樣信息，從圖2中看出本發(fā)明的主動控制效果非常理想，而且對于工況的連續(xù)變化，其動態(tài)跟隨性也很強，最大預(yù)測誤差在5％以內(nèi)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，其特征在于步驟如下
1.1定周期連續(xù)采樣行駛工況下的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度
內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)，并進(jìn)行初值化處理后得到初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度
初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)；噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行初值化處理得到初值化后的噴射時間μ′(0)(k)，其中，k為采樣時刻；
1.2初值化后的噴射時間μ′(0)(k)作為灰色關(guān)聯(lián)分析的參考序列，并進(jìn)行初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度
初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)關(guān)于初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)分析，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，為減少微處理單元處理強度和灰色建模作前期準(zhǔn)備；其中i＝1，2...N，N≤5，qi(0)(k)代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度
初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)中符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，這些因素的順序按照升序進(jìn)行qi(0)(k)下標(biāo)i的編排，k為采樣時刻；
1.3噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到噴射時間μ(0)(k)的灰色一次累加生成序列μ(1)(k)，由步驟1.2灰關(guān)聯(lián)分析后確定的影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，分別進(jìn)行灰色一次累加生成得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k)；
1.4構(gòu)建影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列的灰色單變量一階預(yù)測模型
進(jìn)行各變化自主量預(yù)測，得到預(yù)測值
其中，
GT表示矩陣G的轉(zhuǎn)置矩陣，Qi(1)(k)為影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列qi(1)(k)的均值生成序列，(GTG)-1表示矩陣GTG的逆矩陣，M為采樣總數(shù)；
1.5構(gòu)建噴射時間的灰色N+1變量一階預(yù)測模型，
其中，N≤5，記
則由最小二乘法可得
其中矩陣B的第一列為噴射時間μ(0)(k)進(jìn)行灰色一次累加生成得到的序列μ(1)(k)的均值生成序列的相反數(shù)序列，第二列至第N列分別為內(nèi)燃機(jī)各影響因素序列qi(0)(k)的灰色一次累加生成序列q1(1)(k)，q2(1)(k)，...qN(1)(k)，行數(shù)為M-1，
1.6根據(jù)步驟1.5的噴射時間灰色導(dǎo)數(shù)預(yù)測值
進(jìn)行灰色一次逆累加生成得到k+1時刻的噴射時間
并將其作為修正后的最佳噴射時間，按照公式
進(jìn)行噴油量控制.其中，Gf為單次噴油量，對于特定噴油嘴，K為常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，其特征在于所述的步驟1.1中噴射時間μ(0)(k)為基本噴射時間，通過實驗獲得，其值預(yù)先存儲于只讀存儲器ROM中，微處理單元可以隨時調(diào)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，其特征在于所述的步驟1.1中進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度
內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)，噴射時間μ(0)(k)的初值化處理，初值化處理的方法為使各序列的首項系數(shù)為1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，其特征在于所述的步驟1.2中進(jìn)行初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度
初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)關(guān)于初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)分析，其基本步驟如下
1)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)絕對差δi(k)，具體表達(dá)式為
其中，ui(0)(k)按下標(biāo)升序排列分別代表初值化的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T′(0)(k)，初值化的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t′(0)(k)，初值化的節(jié)氣門開度
初值化的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n′(0)(k)和初值化的內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ′(0)(k)，i＝1，2，…5；
2)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)
具體表達(dá)式為
其中，ρ為分辨系數(shù)，其值介于0～1之間，由對稱性原理一般取0.5；
3)計算各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi，具體表達(dá)式為
4)根據(jù)各序列相對初值化后的噴射時間μ′(0)(k)的灰色關(guān)聯(lián)度gi的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)程度gi＞0.65要求的因素，獲得影響噴射時間的主要因素序列，為后期建模做準(zhǔn)備。
全文摘要
基于灰色系統(tǒng)預(yù)測理論的內(nèi)燃機(jī)噴油量的主動控制方法，屬于內(nèi)燃機(jī)噴油系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。步驟如下1.1定周期連續(xù)采樣行駛工況下的內(nèi)燃機(jī)的冷卻水溫T(0)(k)，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣溫度t(0)(k)，節(jié)氣門開度內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速n(0)(k)和內(nèi)燃機(jī)的空燃比λ(0)(k)；1.2初值化后的基本噴射時間μ′(0)(k)作為灰色關(guān)聯(lián)分析的參考序列，并進(jìn)行初值化的上述參數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)分析，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的大小剔除不符合關(guān)聯(lián)度要求的因素，得到影響噴射時間的各內(nèi)燃機(jī)因素序列qi(0)(k)，為減少微處理單元處理強度和灰色建模作前期準(zhǔn)備；運用灰色系統(tǒng)預(yù)測理論，進(jìn)行最佳噴射時間的主動預(yù)測，縮短了微處理單元噴油控制的動作時間，提高了動態(tài)跟隨性，同時減輕了微處理單元的工作強度。
文檔編號F02D41/30GK101761407SQ20101010441
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者高小群, 高述轅 申請人:山東申普汽車控制技術(shù)有限公司