專利名稱：通過前饋閉環(huán)控制器狀態(tài)修正來控制部件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開內(nèi)容涉及用于控制部件的操作的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
有多種對(duì)部件操作進(jìn)行控制的方法。例如，用于控制部件操作的開環(huán) 策略和閉環(huán)策略。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的一個(gè)方面，提供了一種包括前饋裝置和閉環(huán)控 制器的設(shè)備。該前饋裝置設(shè)置成確定系統(tǒng)的變化，該系統(tǒng)變化獨(dú)立于系統(tǒng) 部件的輸出。前饋裝置還設(shè)置成產(chǎn)生表示系統(tǒng)變化的前饋信號(hào)?？刂破髟O(shè) 置成響應(yīng)于前饋信號(hào)而修正控制器的狀態(tài)并根據(jù)控制器修正后的狀態(tài)執(zhí)行 對(duì)部件的閉環(huán)控制。在一種實(shí)施方式中，部件i殳置成回?zé)崞?，用于產(chǎn)生熱 以燒掉由微粒過濾器捕獲的微粒物質(zhì)，從而再生微粒過濾器以便繼續(xù)使用。 本發(fā)明還公開了 一種相關(guān)的方法。
本公開的以上和其它特征通過以下的描述和附圖會(huì)更清楚。


圖l是用于控制部件操作的設(shè)備的簡化方塊圖； 圖2是用于控制部件^^t的方法的流程圖3是用于控制回?zé)崞鱅Mt的設(shè)備的筒化方塊圖，該回?zé)崞髟O(shè)置成燒 掉微粒過濾器捕獲的微粒物質(zhì)以再生該過濾器。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明公開內(nèi)容的概念容易形成各種變型和替代形式，但在附圖 沖通過示例示出了本發(fā)明公開內(nèi)容的具體的示例性實(shí)施方式，在此將詳細(xì) 描述這些具體的示例性實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解的是，并無意將本發(fā)明 公開內(nèi)容限制為本文所公開的特定形式，相反，意在覆蓋如所附權(quán)利要求 書所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有變型、等同物以及替代實(shí)施方式。
參考圖1,示出了用于對(duì)系統(tǒng)14的部件12的操作進(jìn)行控制的設(shè)備IO。 設(shè)備10的前饋裝置16設(shè)置成確定系統(tǒng)14的變化，該系統(tǒng)變化獨(dú)立于部件 12的輸出。前饋裝置還設(shè)置成產(chǎn)生表示系統(tǒng)變化的前饋信號(hào)。設(shè)備10的 閉環(huán)控制器18 (例如PID控制器、狀態(tài)變量控制器、模糊控制器)設(shè)置成 響應(yīng)于前饋信號(hào)修正控制器18的狀態(tài)X，并根據(jù)該控制器18修正后的狀 態(tài)X執(zhí)行對(duì)部件12的閉環(huán)控制。設(shè)備10因而受益于與前饋裝置16相關(guān) 聯(lián)的開環(huán)控制策略的相對(duì)快速響應(yīng)和與閉環(huán)控制器18相關(guān)聯(lián)的閉環(huán)控制 策略的降低的復(fù)雜性與性能。
同時(shí)參考圖1和2，前饋裝置16具有多個(gè)傳感器22，所述傳感器22 在步驟24處檢測系統(tǒng)14的(一個(gè)或多個(gè))系統(tǒng)變量Yi。(一個(gè)或多個(gè)) 變量Yi獨(dú)立于與部件12的輸出相關(guān)聯(lián)的輸出變量Z。這樣，每個(gè)變量Yi 可被認(rèn)為是"前饋"變量Yi。
(一個(gè)或多個(gè))傳感器22獲得的信息電傳送到前饋裝置16的變化因 子計(jì)算機(jī)26。在步驟28處，計(jì)算機(jī)26確定系統(tǒng)14的變化。該"系統(tǒng)變 化"可涉及僅僅單個(gè)變量Yi的變化，或者可涉及多個(gè)變量Yi的凈變化。 在任一種情況下，計(jì)算機(jī)26都根據(jù)(一個(gè)或多個(gè))變量Yi的(一個(gè)或多 個(gè))變化來確定系統(tǒng)變化因子，該系統(tǒng)變化因子表示系統(tǒng)變化。
示例性地，系統(tǒng)變化因子是小數(shù)變化因子(例如，1.2表示20%的增 加，0.8表示20%的減少)。在多個(gè)變量Yi的情況下，系統(tǒng)變化因子是表示 變量Yi凈變化的純小數(shù)變化因子。這樣的純小數(shù)變化因子通過如下方式確 定計(jì)算每個(gè)變量Yi的各自的小數(shù)變化因子并將這些各自的變化因子相乘 以獲得系統(tǒng)變^ft因子。
在步驟30處，計(jì)算機(jī)26產(chǎn)生前饋信號(hào)，其表示系統(tǒng)變化因子，從而 表示(一個(gè)或多個(gè))前饋系統(tǒng)變量Yi的(一個(gè)或多個(gè))變化。因此，(一 個(gè)或多個(gè))變量Yi隨時(shí)間的變化可引起系統(tǒng)變化因子以M應(yīng)的前饋信號(hào) 相應(yīng)改變。
計(jì)算機(jī)26電耦連到噪聲衰減器32并將前饋信號(hào)傳送到該噪聲衰減器32。在步驟34處，噪聲衰減器32衰減可能存在于前>^信號(hào)中的噪聲。示 例性地，噪聲衰減器32可包括增益裝置36、低通濾波器38和/或死區(qū)濾波 器40。需要理解的是，增益裝置36、低通濾波器38和死區(qū)濾波器40相對(duì) 于彼此可以任何順序定位。增益裝置36可用于調(diào)整前饋信號(hào)的靈^t度。
可根據(jù)傳感器22的采樣頻率選擇低通濾波器38的截止頻率。例如， 在大約10 Hz的釆樣頻率的情況下，截止頻率可以是大約5 Hz。應(yīng)該意識(shí) 到的是，各種截止頻率可能都是有用的，包括但不局限于l Hz至500 Hz 范圍內(nèi)的截止頻率。
死區(qū)濾波器40可用于阻止表示系統(tǒng)變化不夠大的系統(tǒng)變化因子的傳 送。僅僅作為示例方式而不是進(jìn)行限制，前饋信號(hào)能夠被死區(qū)濾波器40 過濾，從而阻止0.9至1.1范圍內(nèi)的系統(tǒng)變化因子的傳送。
在前饋信號(hào)中的噪聲衰減之后，前饋信號(hào)被傳送到控制器18。在步驟 42處，控制器18將前饋信號(hào)提供的系統(tǒng)變化因子應(yīng)用到控制器18的狀態(tài) X,以〗務(wù)正狀態(tài)X。這樣，當(dāng)控制器18控制部件12的操作時(shí)，其能夠考 慮到(一個(gè)或多個(gè))系統(tǒng)變量Yi中的變化。
示例性地，狀態(tài)X是存儲(chǔ)在控制器18的積分器44中的狀態(tài)變量。在 這種情況下，積分器44用于隨時(shí)間累加輸出變量Z的實(shí)際值與目標(biāo)值之 間的誤差(下文將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說明)，并將該誤差總和存儲(chǔ)為積分器 44的狀態(tài)變量。系統(tǒng)變化因子乘以該誤差總和獲得修正后的狀態(tài)變量X(或 者，更一般地i兌，修正后的狀態(tài)X)。
在步驟46處，控制器18根據(jù)修正后的狀態(tài)X產(chǎn)生控制信號(hào)，并將該 控制信號(hào)傳送到部件12。從而在步驟48處，部件12的操作受控制信號(hào)控 制。在步驟50處，作為部件12的操作以及塊52中表示的可能的其它系統(tǒng) 變量(例如，老化、失效和損壞，僅列出這幾種)的函數(shù)產(chǎn)生輸出變量Z。
在步驟54處，傳感器56以某種采樣頻率檢測輸出變量Z的樣本，并 產(chǎn)生表示輸出變量Z每個(gè)樣本的反饋信號(hào)。反饋信號(hào)被傳送到控制器18。 因而控制器18、部件12和傳感器56是用于控制部件12操作的閉環(huán)控制 電路的一部分。
在步驟58處，控制器18通過計(jì)算輸出變量Z的每個(gè)檢測到的實(shí)際值 與輸出變量Z的存儲(chǔ)在控制器18中的目標(biāo)值60之間的差值來確定樣本誤 差。在步驟62處，積分器44隨時(shí)間累加這些樣本誤差以產(chǎn)生誤差總和。
該誤差總和作為積分器44的狀態(tài)變量X存儲(chǔ)在積分器44中。因而每當(dāng)新 誤差累加到狀態(tài)變量X時(shí)，該狀態(tài)變量X就被修正。當(dāng)系統(tǒng)變化因子與誤 差總和相乘時(shí)，在步驟42處由系統(tǒng)變化因子修正的就是該誤差總和或狀態(tài) 變量X。這樣，從而根據(jù)前饋裝置16檢測到的前饋?zhàn)兞縔i的變化以及傳 感器56檢測到的反饋輸出變量Z的變化，提供了對(duì)控制信號(hào)的調(diào)整以及 對(duì)部件12的控制的相應(yīng)調(diào)整。
參考圖3，所示設(shè)備110是設(shè)備10的一種實(shí)施方式。設(shè)備110設(shè)置成 用于控制例如回?zé)崞?12之類的部件的^^作。回?zé)崞?12 U動(dòng)機(jī)/排氣系 統(tǒng)114的減排裝置113的一部分，并設(shè)置成對(duì)系統(tǒng)114的內(nèi)燃機(jī)115 (例如 柴油發(fā)動(dòng)機(jī))的排氣(圖3中"EG")進(jìn)行加熱，用于燒掉裝置113的微 粒過濾器117捕獲的微粒物質(zhì)，以再生過濾器117。
設(shè)備110的前饋裝置116設(shè)置成確定系統(tǒng)114的能量變化，該系統(tǒng)能 量變化獨(dú)立于回?zé)崞?12的輸出(即，加熱后的排氣)。前饋裝置還設(shè)置成 產(chǎn)生表示系統(tǒng)能量變化的前饋信號(hào)。設(shè)備110的閉環(huán)控制器118 (例如， PID控制器、狀態(tài)變量控制器、模糊控制器)設(shè)置成響應(yīng)于前饋信號(hào)修正 控制器118的狀態(tài)X，并根據(jù)控制器118的修正后的狀態(tài)X對(duì)從回?zé)崞?12 的燃料供應(yīng)器129到回?zé)崞?12的加熱器131的燃料供應(yīng)執(zhí)行閉環(huán)控制。 設(shè)備110因而受益于與前饋裝置116相關(guān)聯(lián)的開環(huán)控制策略的相對(duì)快速響 應(yīng)和與閉環(huán)控制器118相關(guān)聯(lián)的閉環(huán)控制策略的降低的復(fù)雜性與性能。
同時(shí)參考圖2和3，前饋裝置116包括發(fā)動(dòng)M度傳感器122a、增壓 壓力傳感器122b、排氣溫度傳感器122c和可能的進(jìn)氣溫度傳感器122d。 在步驟24處，發(fā)動(dòng)M度傳感器122a感測發(fā)動(dòng)機(jī)115的速度，增壓壓力 傳感器122b感測空氣的增壓壓力，所述空氣通過由發(fā)動(dòng)機(jī)115的排氣出口 127排出的排氣操作的渦輪增壓器125提供到發(fā)動(dòng)機(jī)115的進(jìn)氣口 123。發(fā) 動(dòng)機(jī)速度和增壓壓力的變化表示了排氣流率(例如，質(zhì)量流率)的變化。 另夕卜，排氣溫度傳感器122c在排氣出口 127與回?zé)崞?12之間的位置處感 測排氣的溫度。當(dāng)包括進(jìn)氣溫度傳感器122d時(shí)，進(jìn)氣溫度傳感器122d感 測進(jìn)氣口 123中空氣的溫度。
在步驟28處，變化因子計(jì)算機(jī)126確定表示系統(tǒng)114的凈能量變化的 純小數(shù)系統(tǒng)變化因子。為了確定系統(tǒng)變化因子，計(jì)算機(jī)126 4吏用M動(dòng)機(jī) 速度傳感器122a接收的信息來確定表示發(fā)動(dòng)M度變化的小數(shù)變化因子， 并使用從增壓壓力傳感器122b接收的信息來確定表示增壓壓力變化的小
數(shù)變化因子。將發(fā)動(dòng)機(jī)速度和增壓壓力的變化因子相乘在一起以獲得表示
排氣流率變化的小數(shù)變化因子。加熱器131燃料需求的變化與排氣流率的 這種變化成正比(或在合理范圍內(nèi)近乎成正比)。僅僅使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感 器122a和增壓壓力傳感器122b中的一個(gè)(而不是兩個(gè))來確定排氣流率 變化、從而確定流率小數(shù)變化因子是在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)的。
計(jì)算機(jī)126使用從排氣溫度傳感器122c接收的信息來確定表示目標(biāo)值 60與排氣溫度之間的差值變化的小數(shù)變化因子。加熱器131燃料需求的變 化與該差值的這種變化成正比(或在合理范圍內(nèi)近乎成正比)。
當(dāng)包括進(jìn)氣溫度傳感器122d時(shí)，計(jì)算機(jī)126使用從進(jìn)氣溫度傳感器 122d接收的信息來確定表示發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度變化的小數(shù)變化因子。加熱器 131燃料需求的變化與這種進(jìn)氣溫度變化成反比(或在合理范圍內(nèi)近乎成 反比)。
根據(jù)排氣流率、排氣溫度以及可能的進(jìn)氣溫度的變化來確定系統(tǒng)變化 因子。具體而言，通過將流率變化因子、排氣溫度變化因子、以及包括傳 感器122d時(shí)的進(jìn)氣溫度變化因子的倒數(shù)相乘在一起來確定系統(tǒng)變化因子。 從而系統(tǒng)變化因子表示了與加熱器131的輸出相獨(dú)立的、系統(tǒng)114的變量 變化，并能確定因這樣的系統(tǒng)變量變化所引起的從燃料供應(yīng)器129供應(yīng)到 加熱器131的燃料的量的變化。在步驟30處，當(dāng)系統(tǒng)變化因子根據(jù)前饋裝 置116的采樣率隨時(shí)間變化時(shí)，計(jì)算機(jī)126產(chǎn)生表示系統(tǒng)變化因子的前饋 信號(hào)。
前饋裝置116包括噪聲衰減器32以衰減前饋信號(hào)中的噪聲。具體而言， 前饋裝置116包括增益裝置36、低通濾波器38和/或死區(qū)濾波器40。這樣， 在步驟34處，噪聲衰減器32在控制器118接收前饋信號(hào)之前衰減前饋信 號(hào)中的噪聲。
在前饋信號(hào)中的噪聲衰減之后，前饋信號(hào)被傳送到控制器118。在步驟 42處，控制器118將前饋信號(hào)提供的系統(tǒng)變化因子應(yīng)用到控制器118的狀 態(tài)X,以便修正狀態(tài)X。這樣，控制器118能夠根據(jù)排氣流率、排氣溫度 以及可能的進(jìn)氣溫度的變化來調(diào)節(jié)供應(yīng)到加熱器131的燃料的量。
示例性地，狀態(tài)X是存儲(chǔ)在控制器118的積分器144中的狀態(tài)變量。 在這種情況下，積分器144用于隨時(shí)間累加與微粒過濾器117相關(guān)聯(lián)的溫 度的實(shí)際值與目標(biāo)值之間的誤差。這樣的過濾器溫度可以是例如由加熱器
131加熱且位于相對(duì)靠近過濾器117入口的排氣的溫度。積分器144將該 誤差總和存儲(chǔ)為積分器144的狀態(tài)變量。將系統(tǒng)變化因子乘以該誤差總和 而獲得修正后的狀態(tài)變量X (或者，更一般地說，修正后的狀態(tài)X)。
在步驟46處，控制器118纟艮據(jù)〗務(wù)正后的狀態(tài)X產(chǎn)生控制信號(hào)，并將該 控制信號(hào)傳送到燃料供應(yīng)器129。在步驟48處，由控制信號(hào)控制的燃料供 應(yīng)器129的結(jié)構(gòu)可包括例如控制燃料供應(yīng)到加熱器131的燃料流動(dòng)的燃料 閥，在加熱器131中燃料燃燒以加熱流到微粒過濾器117的排氣，從而燒 掉在孩吏粒過濾器117處捕獲的孩i粒物質(zhì)。回?zé)崞?12的^Mt因而受控制器 118產(chǎn)生的控制信號(hào)控制。
示例性地，加熱器131可以是單獨(dú)的燃料點(diǎn)火燃燒器或者是與氧化催 化劑(例如，柴油氧化催化劑)相結(jié)合的燃料點(diǎn)火燃燒器，其中氧化催化 劑設(shè)置在該燃燒器與孩吏粒過濾器117之間。在任一種情況下，供應(yīng)到燃燒 器的燃料的量都由控制信號(hào)控制。
在步驟50處，回?zé)崞?12用于控制與過濾器117相關(guān)聯(lián)的溫度。如上 文中間接提到的，該過濾器溫度可以是由加熱器131加熱且位于過濾器117 排氣入口上游或在該排氣入口處的排氣的溫度。從而作為回?zé)崞?12的操 作與塊52中表示的可能的其它系統(tǒng)變量(例如，老化、失效和損壞，僅列 出這幾種)的函數(shù)來產(chǎn)生過濾器溫度。
在步驟54處，過濾器溫度傳感器156以某種采樣頻率檢測過濾器溫度 的實(shí)際值，并產(chǎn)生表示每個(gè)這種樣本的反饋信號(hào)。反饋信號(hào)被傳送到控制 器118。因而，控制器118、回?zé)崞?12和傳感器156是用于控制回?zé)崞?12 操作的閉環(huán)控制電路的一部分。
在步驟58處，控制器118通過計(jì)算過濾器溫度的每個(gè)實(shí)際值與存儲(chǔ)在 控制器118中的過濾器溫度的目標(biāo)值60之間的差值而確定樣本誤差。在步 驟62處，積分器144隨時(shí)間累加這些樣本誤差以產(chǎn)生誤差總和。該誤差總 和作為積分器144的狀態(tài)變量X存儲(chǔ)在積分器144中。每當(dāng)新誤差累加到 狀態(tài)變量X時(shí)就修正該狀態(tài)變量X。當(dāng)系統(tǒng)變化因子與誤差總和相乘時(shí)， 在步驟42處由系統(tǒng)變化因子修正的就是該誤差總和或狀態(tài)變量X。因而同 樣地，根據(jù)前饋裝置116檢測到的前饋?zhàn)兞?即，發(fā)動(dòng)M度、增壓壓力、 排氣溫度和可能的進(jìn)氣溫度)的變化以及傳感器156檢測到的反饋?zhàn)兞?(即，過濾器溫度)的變化，提供對(duì)控制信號(hào)的調(diào)整以及對(duì)回?zé)崞?12的
控制的相應(yīng)調(diào)整。
以在此公開的方式控制回?zé)崞?12，從而對(duì)微粒過濾器117之外的或取 代微粒過濾器117的多種減排器件進(jìn)行熱管理在本發(fā)明公開內(nèi)容的范圍 內(nèi)。這種減排器件包括但不限于，選擇性的催化還原裝置("SCR"裝置) 和NOx收集器。因而，回?zé)崞?12能夠用于將SCR裝置加熱到其工作溫 度，并且能夠用于提示NOx收集器的溫度以使NOx收集器脫硫。
需要理解的是，設(shè)備10和與4L^目關(guān)聯(lián)的方法能夠與受控的其它系統(tǒng)和 這些系統(tǒng)的部件一起4吏用。作為示例而非限制，i殳備10與相關(guān)的方法能夠 應(yīng)用在巡航控制系統(tǒng)中。
盡管在附圖和前述說明中已詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明公開內(nèi)容的概 念，但這樣的示例和描述實(shí)質(zhì)上應(yīng)被認(rèn)為是示例性的而非限制性的，從而 可以理解的是，僅僅示出并描述了示例性的實(shí)施方式，而且希望保護(hù)所有 落入本發(fā)明公開內(nèi)容的精神范圍內(nèi)的變化和變型。
本公開的概念具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，這是由本文所述系統(tǒng)的各種特征產(chǎn)生的。 需要指出的是，本發(fā)明公開內(nèi)容的每個(gè)系統(tǒng)的替代實(shí)施方式可以不包括所 有已描述的特征，而這樣的替代實(shí)施方式仍然會(huì)受益于這類特征的至少一 些優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地想出他們自己關(guān)于系統(tǒng)的實(shí) 施方式，即某種結(jié)合了^^開一個(gè)或多個(gè)特征的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)將落入 所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)系統(tǒng)的部件進(jìn)行控制的方法，包括以下步驟確定所述系統(tǒng)的變化，所述系統(tǒng)變化獨(dú)立于所述部件的輸出；產(chǎn)生表示所述系統(tǒng)變化的前饋信號(hào)；利用所述前饋信號(hào)修正閉環(huán)控制器的狀態(tài)；以及根據(jù)所述控制器被修正后的狀態(tài)執(zhí)行對(duì)所述部件的閉環(huán)控制。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中 所述確定步驟包括確定所述系統(tǒng)的多個(gè)變量的變化；并且 所述產(chǎn)生步驟包括根據(jù)所述系統(tǒng)變量變化產(chǎn)生所述前饋信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述產(chǎn)生步驟包括衰減所述前饋 信號(hào)中的噪聲。
4.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述修正步驟包括修正所述控制 器的積分器的狀態(tài)變量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述修正步驟包括(i)產(chǎn)生表示 與所述部件的輸出相關(guān)聯(lián)的變量的實(shí)際值的反饋信號(hào)；(ii)確定所述變量 的所述實(shí)際值與目標(biāo)值之間的誤差；(iii)隨時(shí)間累加所述誤差；和(iv) 利用所述前饋信號(hào)〗務(wù)正所述誤差總和。
6.如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述部件包括在減排裝置中；所述確定步驟包括確定所述系統(tǒng)的能量變化；所述產(chǎn)生步驟包括根據(jù)所述能量變化產(chǎn)生所述前饋信號(hào)；和所述執(zhí)行步驟包括利用所述控制器纟艮據(jù)其,皮〗務(wù)正后的狀態(tài)產(chǎn)生的控制信號(hào)來控制所述減排裝置。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述確定步驟包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的流率變化和所述排氣的溫度變 化中的一個(gè)或兩個(gè)來確定系統(tǒng)變化因子；所述產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生所述前饋信號(hào)，使得所述前饋信號(hào)表示所述系 統(tǒng)變化因子；并且所述修正步驟包括利用所述前饋信號(hào)將所述系統(tǒng)變化因子應(yīng)用到所述 控制器的狀態(tài)變量。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，包括通過確定所述排氣流率的變化以及確定燃料點(diǎn)火燃燒器上游位置處的 所述排氣溫度的變化來確定所述系統(tǒng)變化因子；響應(yīng)于所述燃料點(diǎn)火燃燒器的操作而加熱排氣微粒過濾器；感測與所述微粒過濾器相關(guān)聯(lián)的實(shí)際過濾器溫度；確定所述實(shí)際過濾器溫度與目標(biāo)過濾器溫度之間的誤差；隨時(shí)間累加所述誤差；將誤差總和乘以所述系統(tǒng)變化因子，從而產(chǎn)生所述控制器被修正后的 狀態(tài)變量；以及利用根據(jù)所述修正后的狀態(tài)變量產(chǎn)生的控制信號(hào)來控制供給所述燃料 點(diǎn)火燃燒器的燃料供應(yīng)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述確定所述排氣流率的步驟包 括確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度變化以及由所述排氣的流動(dòng)操作的渦輪增壓器 提供到所^JL動(dòng)機(jī)的增壓壓力的變化。
10. —種i殳備，包括系統(tǒng)，其包括部件；前饋裝置，其設(shè)置成確定所述系統(tǒng)的變化，且設(shè)置成產(chǎn)生表示系統(tǒng)變 化的前饋信號(hào)，所述系統(tǒng)變化獨(dú)立于所述部件的輸出，以及閉環(huán)控制器，其設(shè)置成響應(yīng)于所述前饋信號(hào)修正所述控制器的狀態(tài)， 并且才艮據(jù)所述控制器修正后的狀態(tài)執(zhí)行對(duì)所述部件的閉環(huán)控制。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述前饋裝置設(shè)置成根據(jù)所述系統(tǒng)的多個(gè)變量的變化確定系統(tǒng)變化 因子，并且產(chǎn)生所述前饋信號(hào)以侵束示所述系統(tǒng)變化因子；并且所述控制器設(shè)置成響應(yīng)于對(duì)所述前饋信號(hào)的接收而利用所述系統(tǒng)變 化因子修正所述控制器的狀態(tài)變量，并且將才艮據(jù)所述修正后的狀態(tài)變量而 產(chǎn)生的控制信號(hào)傳送到所述部件。
12. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述控制器設(shè)置成將根據(jù)所述 l務(wù)正后的狀態(tài)而產(chǎn)生的控制信號(hào)傳送到所述部件。
13. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述前饋裝置包括設(shè)置成對(duì)所 述前饋信號(hào)中的噪聲進(jìn)行衰減的噪聲衰減器。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述噪聲衰減器包括增益裝置、 4氐通濾波器或死區(qū)濾波器。
15. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述控制器包括積分器，該積分器設(shè)置成隨時(shí)間累加與所述部件的輸 出相關(guān)聯(lián)的變量的實(shí)際值與目標(biāo)值之間的誤差，以產(chǎn)生所述積分器的狀態(tài) 變量；并且所述控制器設(shè)置成響應(yīng)于所述前饋信號(hào)而修正所述積分器的狀態(tài)變量。
16.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述控制器是PID控制器、狀態(tài) 變量控制器或模糊控制器。
17.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和減排器件；所述部件包括i殳置成加熱所述減排器件的回?zé)崞?；所述前饋裝置設(shè)置成根據(jù)與所述回?zé)崞鞯妮敵鱿嗒?dú)立的所述系統(tǒng)變 化來確定系統(tǒng)變化因子，并且產(chǎn)生所述前饋信號(hào)以侵束示所述系統(tǒng)變化因 子；并且所述控制器設(shè)置成響應(yīng)于對(duì)所述前饋信號(hào)的接收而利用所述系統(tǒng)變 化因子^"正所述控制器的狀態(tài)變量，并且將才艮據(jù)所述l務(wù)正后的狀態(tài)變量而 產(chǎn)生的控制信號(hào)傳送到所述回?zé)崞鳌?br> 18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述回?zé)崞靼婑盥?lián)到所述控制器的燃料供應(yīng)器和設(shè)置成從所述燃 料供應(yīng)器接收燃料的加熱器，并且所述前饋裝置設(shè)置成根據(jù)排氣流率的變化和所述加熱器上游的排氣溫 度的變化來確定所述系統(tǒng)變化因子。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述前饋裝置設(shè)置成根據(jù)所述 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度變化來確定所述系統(tǒng)變化因子。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中: 所述回?zé)崞靼ㄈ剂宵c(diǎn)火燃燒器； 所述系統(tǒng)包括渦輪增壓器； 所述減排器件包括孩史粒過濾器； 所述前饋裝置包括(i)增壓壓力傳感器，其設(shè)置成感測由所述渦輪 增壓器提供到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓壓力；(ii)發(fā)動(dòng)M度傳感器，其設(shè)置成 感測所^iC動(dòng)機(jī)的速度；(iii)排氣溫度傳感器，其設(shè)置成在所U動(dòng)機(jī)與 所述燃燒器之間的位置處感測排氣的排氣溫度；以及(iv)系統(tǒng)變化因子 計(jì)算機(jī)，其耦聯(lián)到所述增壓壓力傳感器、所iOL動(dòng)fet度傳感器和所述排 氣溫度傳感器，并i更置成纟艮據(jù)所述增壓、所iOL動(dòng)M度和所述排氣溫度 中的變化來確定所述系統(tǒng)變化因子，并產(chǎn)生表示所述系統(tǒng)變化因子的所述 前饋信號(hào)；并且所述控制器包括在閉環(huán)控制電路中，該閉環(huán)控制電路包括所述燃燒器 和過濾器溫度傳感器，該過濾器溫度傳感器設(shè)置成感測與所述孩i粒過濾器 相關(guān)聯(lián)的過濾器溫度，并且產(chǎn)生表示所述過濾器溫度的反饋信號(hào)，所述控 制器使用所述^Jt信號(hào)和所述系統(tǒng)變化因子來修正所述控制器的所述狀態(tài) 變量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備(10)，其包括前饋裝置(16)和閉環(huán)控制器(18)。前饋裝置(16)設(shè)置成確定系統(tǒng)的變化，該系統(tǒng)變化獨(dú)立于系統(tǒng)的部件(12)的輸出。前饋裝置(16)還設(shè)置成產(chǎn)生表示系統(tǒng)變化的前饋信號(hào)。控制器(18)設(shè)置成響應(yīng)于前饋信號(hào)而修正控制器(13)的狀態(tài)并根據(jù)該控制器修正后的狀態(tài)執(zhí)行對(duì)部件(12)的閉環(huán)控制。本發(fā)明還公開了相關(guān)聯(lián)的方法。
文檔編號(hào)G05B13/02GK101189561SQ200680019923
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者蘭達(dá)爾·J·約翰遜 申請(qǐng)人:排放控制技術(shù)有限公司