本發(fā)明涉及柴油發(fā)電機(jī)控制，尤其涉及基于自適應(yīng)控制的柴油發(fā)電機(jī)組燃油噴射控制方法。

背景技術(shù)：

1、柴油發(fā)電機(jī)組廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和緊急電力供應(yīng)領(lǐng)域，其核心部件之一是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能直接影響發(fā)電機(jī)組的效率、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放水平，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃油噴射時(shí)刻控制對于確保燃油的高效燃燒起著至關(guān)重要的作用，噴油時(shí)刻的精確控制不僅能夠提高燃油霧化效果，還能最大化壓縮階段的燃燒效率，然而，傳統(tǒng)的燃油噴射控制系統(tǒng)通常依賴固定的噴油模型，這些模型難以實(shí)時(shí)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的變化，特別是在高負(fù)荷、低負(fù)荷及快速工況變化時(shí)，噴油時(shí)刻的固定設(shè)定往往導(dǎo)致燃油燃燒不完全或燃燒效率降低，進(jìn)而增加了燃油消耗和有害氣體排放。

2、傳統(tǒng)的噴油時(shí)刻控制方式多依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、活塞位置和進(jìn)氣壓力，然而，這些參數(shù)無法全面反映發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部壓縮過程中的動(dòng)態(tài)特性，特別是壓縮波動(dòng)的幅度、頻率和波峰等特征，這使得噴油時(shí)刻的控制在實(shí)際運(yùn)行過程中存在滯后性和不足，無法準(zhǔn)確應(yīng)對壓縮波動(dòng)的變化，導(dǎo)致燃油噴射與發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮狀態(tài)之間存在不匹配，影響燃燒效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了基于自適應(yīng)控制的柴油發(fā)電機(jī)組燃油噴射控制方法。

2、基于自適應(yīng)控制的柴油發(fā)電機(jī)組燃油噴射控制方法，包括以下步驟：

3、s1，工況參數(shù)采集：采集柴油發(fā)電機(jī)組的工況數(shù)據(jù)，工況數(shù)據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮壓力波動(dòng)、活塞運(yùn)動(dòng)位置以及進(jìn)氣壓力；

4、s2，壓縮波動(dòng)特征分析與建模：根據(jù)采集到的壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)，利用基于非線性動(dòng)態(tài)特性的深度學(xué)習(xí)算法建立壓縮波動(dòng)模型，壓縮波動(dòng)模型實(shí)時(shí)識別壓縮過程中的波動(dòng)幅度特征、頻率特征、波峰時(shí)刻特征，特別在高負(fù)荷、低溫啟動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的情況下，準(zhǔn)確預(yù)測壓縮波動(dòng)對燃油噴射時(shí)刻的潛在影響；

5、s3，噴油時(shí)刻初步計(jì)算：基于傳統(tǒng)燃油噴射模型，結(jié)合當(dāng)前工況中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、活塞位置、進(jìn)氣壓力，初步計(jì)算噴油時(shí)刻，并生成初步噴油時(shí)刻控制信號；

6、s4，壓縮波動(dòng)的自適應(yīng)調(diào)整：將壓縮波動(dòng)模型的波動(dòng)幅度特征、頻率特征與初步噴油時(shí)刻計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析，實(shí)時(shí)調(diào)整初步計(jì)算的噴油時(shí)刻，使噴油時(shí)刻與壓縮波動(dòng)的最佳階段相匹配，避免因壓縮波動(dòng)造成的燃油噴射過早或過晚，通過調(diào)整噴油的開始時(shí)刻、噴油持續(xù)時(shí)間以及噴射角度，確保噴油在壓縮過程的最佳時(shí)間窗口內(nèi)完成；

7、s5，噴油時(shí)刻與波峰時(shí)刻特征匹配優(yōu)化：根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的壓縮壓力波動(dòng)，通過柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)將噴油時(shí)刻與波峰時(shí)刻特征的相位對齊，優(yōu)化噴油時(shí)間使燃油噴射時(shí)刻發(fā)生在波峰到來之前的理想位置，以便燃油在高壓環(huán)境中充分霧化，提升燃燒效率，同時(shí)減少壓力沖擊，降低發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損。

8、可選的，所述s1中的工況參數(shù)采集具體包括：

9、s11，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)獲取：從柴油發(fā)電機(jī)組控制單元中獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，機(jī)組控制單元通過內(nèi)置的霍爾傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控曲軸或飛輪的轉(zhuǎn)速，用于噴油時(shí)刻的計(jì)算；

10、s12，壓縮壓力波動(dòng)的實(shí)時(shí)采集：通過缸內(nèi)壓力傳感器檢測柴油發(fā)電機(jī)組缸內(nèi)壓力信號，將采集到的壓力信號傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊，經(jīng)過濾波和放大處理，形成壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)pfiltered(t)，表示t時(shí)刻的壓縮壓力波動(dòng)信號；

11、s13，活塞運(yùn)動(dòng)位置的獲?。簭牟裼桶l(fā)電機(jī)組控制單元獲取活塞運(yùn)動(dòng)位置數(shù)據(jù)；

12、s14，進(jìn)氣壓力的實(shí)時(shí)獲?。簭牟裼桶l(fā)電機(jī)組控制單元獲取進(jìn)氣壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)氣歧管內(nèi)的進(jìn)氣壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)氣壓力。

13、可選的，所述s2中的壓縮波動(dòng)特征分析與建模具體包括：

14、s21，數(shù)據(jù)預(yù)處理：將壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)pfiltered(t)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)pnorm(t)；

15、s22，特征提?。簩?biāo)準(zhǔn)化后的壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)輸入深度學(xué)習(xí)算法，所述深度學(xué)習(xí)算法基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(cnn)與遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(rnn)的結(jié)合進(jìn)行特征提取，由此構(gòu)建壓縮波動(dòng)模型；

16、s23，波動(dòng)特征的實(shí)時(shí)識別：通過訓(xùn)練后的壓縮波動(dòng)模型，對實(shí)時(shí)輸入的壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，模型輸出包括波動(dòng)幅度、頻率及波峰時(shí)刻特征，具體如下：

17、波動(dòng)幅度特征：由壓縮波動(dòng)模型計(jì)算得到的局部極值差異，反映波動(dòng)幅度的大小，波動(dòng)幅度特征awave(t)計(jì)算為：

18、awave(t)＝max(pnorm(t))-min(pnorm(t))；

19、頻率特征：通過快速傅里葉變換從波動(dòng)數(shù)據(jù)中提取主頻率成分，頻率特征fwave通過下式得到：

20、表示使達(dá)到最大值，其中，表示傅里葉變換；

21、波峰時(shí)刻特征：基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，提取波峰時(shí)刻特征tpeak，波峰時(shí)刻特征表示為：tpeak＝arg?max(ht)，ht為遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間步t的隱藏狀態(tài)。

22、可選的，所述s22的特征提取具體包括：

23、s221，卷積層提取局部特征：通過多個(gè)卷積層提取壓縮壓力波動(dòng)中的局部特征，包括波動(dòng)幅度的變化模式和波峰時(shí)刻特征；

24、s222，遞歸層捕捉時(shí)間依賴性：通過遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)捕捉壓縮壓力波動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)間依賴性和非線性動(dòng)態(tài)特性。

25、可選的，所述s3中，結(jié)合傳統(tǒng)燃油噴射模型，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ω、活塞位置xpiston以及進(jìn)氣壓力pintake，初步計(jì)算噴油時(shí)刻tinj，表示為：

26、tinj＝f(ω,xpiston,pintake)，其中，f(·)表示傳統(tǒng)燃油噴射模型函數(shù)，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、活塞位置和進(jìn)氣壓力的關(guān)系，計(jì)算燃油噴射的時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ω確定噴油時(shí)刻的基礎(chǔ)時(shí)間間隔，結(jié)合活塞位置xpiston，通過計(jì)算活塞位置與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，校正噴油時(shí)刻，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的進(jìn)氣壓力pintake，調(diào)整噴油時(shí)刻和噴油持續(xù)時(shí)間，以適應(yīng)進(jìn)氣壓力的變化，確保燃燒效率。

27、可選的，所述s4具體包括：

28、s41，波動(dòng)幅度特征awave(t)過大時(shí)(即awave(t)接近其局部或全局最大值時(shí))，推遲噴油時(shí)刻，以確保噴油發(fā)生在高壓時(shí)段，從而提高燃油的霧化和燃燒效率，波動(dòng)幅度特征awave(t)過低時(shí)，則提前噴油時(shí)刻，以避免噴油時(shí)段與低壓時(shí)段重合，從而避免燃燒效率下降。

29、s42，頻率特征fwave過高時(shí)，壓縮波動(dòng)周期短，提前噴油時(shí)刻，以確保燃油在短壓縮周期內(nèi)有足夠的時(shí)間完成噴射和燃燒；頻率特征fwave過低時(shí)，壓縮周期變長，推遲噴油時(shí)刻，根據(jù)壓縮波動(dòng)的周期twave，計(jì)算理想的噴油時(shí)刻，并調(diào)整當(dāng)前噴油時(shí)刻，使其在壓縮周期內(nèi)處于最佳時(shí)間段。

30、可選的，所述s41中根據(jù)實(shí)際波動(dòng)幅度awave(t)與最大預(yù)期波動(dòng)幅度amax的關(guān)系，定義噴油時(shí)刻的調(diào)整策略：

31、其中，δta是基于波動(dòng)幅度調(diào)整的噴油時(shí)刻偏移量，ka是波動(dòng)幅度的影響系數(shù)，amax是波動(dòng)幅度的最大預(yù)期值或標(biāo)準(zhǔn)值，awave(t)是實(shí)時(shí)波動(dòng)幅度，通過波動(dòng)幅度特征的調(diào)整后的噴油時(shí)刻tinjdj1表示為：

32、tinjadj1＝tinj+δta，當(dāng)awave(t)較高時(shí)，噴油時(shí)刻被適當(dāng)推遲，反之，噴油時(shí)刻被提前。

33、可選的，所述s42具體包括：計(jì)算出當(dāng)前噴油時(shí)刻tinj?adj1在當(dāng)前壓縮周期中的位置，并與理想噴油時(shí)刻進(jìn)行比較，得到調(diào)整值δtf：

34、δtf＝tideal-(tinj?adj1mod?twave)，其中，tideal是基于壓縮周期計(jì)算出的理想噴油時(shí)刻，tinjadj1mod?twave是當(dāng)前噴油時(shí)刻在周期內(nèi)的位置，mod表示取模運(yùn)算，通過頻率特征的調(diào)整的噴油時(shí)刻tinj?adj2表示為：

35、tinj?adj2＝tinj?adj1+δtf，當(dāng)tinj?adj1偏離壓縮周期的理想噴油時(shí)刻時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行提前或推遲調(diào)整，以確保噴油時(shí)刻與當(dāng)前壓縮周期的最佳階段對齊。

36、可選的，所述s5中，根據(jù)波峰時(shí)刻特征tpeak調(diào)整噴油時(shí)刻：噴油時(shí)刻理想位置為發(fā)生在波峰時(shí)刻之前，設(shè)置噴油時(shí)刻提前量，根據(jù)壓縮波動(dòng)模型的波峰時(shí)刻，計(jì)算出當(dāng)前噴油時(shí)刻與波峰時(shí)刻的差距，如果當(dāng)前噴油時(shí)刻過早或過晚，根據(jù)該差距進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保噴油時(shí)刻靠近波峰前的理想時(shí)刻；如果當(dāng)前噴油時(shí)刻晚于理想的波峰前時(shí)間，提前噴油時(shí)刻；如果當(dāng)前噴油時(shí)刻早于波峰前的理想時(shí)刻，推遲噴油，確保噴油過程與波峰相位對齊。

37、本發(fā)明的有益效果：

38、本發(fā)明，通過引入壓縮波動(dòng)模型，能夠動(dòng)態(tài)識別壓縮過程中的波動(dòng)幅度、頻率和波峰特征，結(jié)合實(shí)際工況對噴油時(shí)刻進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，結(jié)合波動(dòng)幅度和頻率特征進(jìn)行整體范圍優(yōu)化，使得燃油噴射時(shí)刻能夠精確匹配壓縮波動(dòng)的最佳階段，特別是在高負(fù)荷或快速變化的工況下，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)波動(dòng)幅度推遲或提前噴油時(shí)刻，確保噴油發(fā)生在壓力較高的時(shí)間段，提高燃油霧化效果，最大限度提升燃燒效率，該調(diào)整方法能夠自適應(yīng)地應(yīng)對不同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化，有效減少不完全燃燒現(xiàn)象，提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

39、本發(fā)明，頻率特征的引入能夠根據(jù)當(dāng)前壓縮周期進(jìn)行細(xì)致調(diào)整，在頻率較高的情況下，自動(dòng)提前噴油時(shí)刻，以適應(yīng)更短的壓縮周期，避免燃油噴射過遲導(dǎo)致的燃燒不完全問題；在頻率較低時(shí)，噴油時(shí)刻會適當(dāng)推遲，利用較長的壓縮周期進(jìn)行充分燃燒準(zhǔn)備，這一調(diào)整機(jī)制確保了噴油時(shí)刻與壓縮周期的動(dòng)態(tài)同步，有效改善了不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下的燃油噴射控制，提高了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油利用效率，減少了排放并延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

40、本發(fā)明，通過精確識別壓縮波動(dòng)中的波峰時(shí)刻特征，對噴油時(shí)刻進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，確保燃油噴射發(fā)生在波峰到來之前的理想位置，噴油時(shí)刻的動(dòng)態(tài)優(yōu)化機(jī)制使得燃油能夠在壓縮壓力達(dá)到最大值時(shí)完成噴射和霧化，最大限度地提高燃油的燃燒效率，顯著提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，使其在多種工況下均能保持高效、穩(wěn)定的燃燒性能。