專利名稱：用于調(diào)節(jié)一個調(diào)節(jié)現(xiàn)象,特別是一個內(nèi)燃機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前敘部分所述的、用于調(diào)節(jié)一個調(diào)節(jié)對象的方法。
專利申請EP0176323A2已公開了一種具有比例、積分和微分特性的、用以對柴油機噴油進行調(diào)節(jié)的PID調(diào)節(jié)方法。其中，該PID調(diào)節(jié)方法的工作原理與待調(diào)節(jié)的、非線性的發(fā)動機函數(shù)相適配。其后果是，PID調(diào)節(jié)方法只可用于PID調(diào)節(jié)方法為其設(shè)計的發(fā)動機函數(shù)。
發(fā)明的任務(wù)在于提供一種可簡單地與不同的調(diào)節(jié)對象，特別是發(fā)動機函數(shù)相適配的調(diào)節(jié)方法。
解決以上任務(wù)的技術(shù)方案在于權(quán)利要求1的特征。發(fā)明的一個主要的優(yōu)點在于，調(diào)節(jié)對象的狀態(tài)參數(shù)被線性化，并且線性化了的狀態(tài)參數(shù)在預(yù)先給定新的調(diào)節(jié)值時被考慮。
在從屬權(quán)利要求中描述了發(fā)明的其它優(yōu)選的實施形式和改進形式。
借助附圖詳細說明本發(fā)明；附圖所示為

圖1調(diào)節(jié)方法的示意圖，圖2線性化簡圖，圖3調(diào)節(jié)裝置的一種特殊結(jié)構(gòu)。
下面借助圖1，以對內(nèi)燃機的額定轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)為例說明本發(fā)明，而發(fā)明可用于調(diào)節(jié)一個調(diào)整對象的，特別是一個內(nèi)燃機的任何函數(shù)。下面列出的、被應(yīng)用的值是與時鐘脈沖K相關(guān)的，這些值是按時鐘脈沖K取樣的。
在圖1中，被一個特性曲線族預(yù)先給定的額定轉(zhuǎn)速ns，在程序點1上被用于計算一個過渡函數(shù)，在計算過渡函數(shù)時，時鐘脈沖K的延遲額定轉(zhuǎn)速ns(k)被計算。隨后，延遲額定轉(zhuǎn)速ns(k)在程序點2上被用于計算調(diào)節(jié)方法。在應(yīng)用針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)的情況下，從延遲的額定轉(zhuǎn)速ns(k)中計算調(diào)整值ui(k)。調(diào)整值ui(k)在程序點3上與線性化系數(shù)ul(k)相乘，并據(jù)此計算在程序點5上被給定給調(diào)節(jié)對象的調(diào)整量us(k)。
在該實施例中，調(diào)整量表示噴入內(nèi)燃機的燃油量。在所述的實施例中，內(nèi)燃機的每個氣缸的轉(zhuǎn)速被測量，并且針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)作為調(diào)節(jié)對象的狀態(tài)參數(shù)在程序點2上被用于計算調(diào)整值ui(k)。此外，針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)在程序點4上用于從一個被存儲的表中選擇一個線性化系數(shù)ul(k)，調(diào)整值ui(k)在程序點3上與該線性化系數(shù)相乘。
本發(fā)明的基本點在于，用于調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)對象5，特別是一臺內(nèi)燃機的方法，分成在程序點2上所確定的調(diào)節(jié)和在程序點4上所進行的線性化。據(jù)此，可能預(yù)先給定調(diào)節(jié)方法2，就好象被調(diào)節(jié)對象5具有線性的調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)對象5的非線性特性通過線性化4被考慮。據(jù)此，可使調(diào)節(jié)方法2用于不同的調(diào)節(jié)對象，其中，不同的調(diào)節(jié)對象5的不同的、非線性的特性通過不同的線性化4被考慮。因此，同一調(diào)節(jié)方法2可用于調(diào)節(jié)不同的調(diào)節(jié)對象5，但必須為每個調(diào)節(jié)對象5建立一個線性化4。通過線性化4，調(diào)節(jié)對象5的在調(diào)節(jié)方法2中被考慮的狀態(tài)參數(shù)ni(k)表現(xiàn)出線性的調(diào)節(jié)特性。
圖2示出了在轉(zhuǎn)速n座標(biāo)上方所列的一條線性化特性曲線A、一條隨轉(zhuǎn)速n變化的、表示差分效率(Δε∶Δn)的效率特性曲線B和一條表示調(diào)節(jié)對象5的線性調(diào)節(jié)特性的等效特性曲線c。從效率特性曲線B的變化中可看出，在圖示的范圍內(nèi)，內(nèi)燃機的差分效率ε隨轉(zhuǎn)速的增加而增加。以內(nèi)燃機為例，效率指所用的能量(燃油)與所獲得的能量(驅(qū)動能量)之比。
據(jù)此，表示調(diào)節(jié)對象5的內(nèi)燃機在圖示的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有非線性的調(diào)節(jié)特性。為了把調(diào)節(jié)對象5的調(diào)節(jié)特性轉(zhuǎn)換成線性的調(diào)節(jié)特性，須求出線性化特性曲線A，效率特性曲線B與該線性化特性曲線A相乘，并且作為結(jié)果得出線性的等效特性曲線C。
在應(yīng)用線性化特性曲線A的情況下，等效特性曲線C表示調(diào)節(jié)對象5的調(diào)節(jié)特性。據(jù)此，為了調(diào)節(jié)2，調(diào)節(jié)對象5具有線性的調(diào)節(jié)特性。對于不同的、非線性的調(diào)節(jié)特性，求出相應(yīng)不同的、把非線性調(diào)節(jié)特性轉(zhuǎn)為線性的調(diào)節(jié)特性的線性化特性曲線A。通過實驗求得線性化特性曲線A并存儲在一個存儲器中。
圖3示出了調(diào)節(jié)方法2的一個優(yōu)選的實施形式。調(diào)節(jié)方法2具有一個程序點21，在該程序點21上，從延遲的額定轉(zhuǎn)速ns(k)中減去平均轉(zhuǎn)速nMA(k)，并且作為結(jié)果，得出第一輸入值eo(k)。在程序點22上，第一輸入值eo(k)被納于一比例的和積分的調(diào)節(jié)方法(PI調(diào)節(jié)器)調(diào)節(jié)之下，并且作為結(jié)果得出一個輸出值uo(k)，在程序點23上，從輸出值uo(k)中減去針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)，并得到一個第二輸入值ei(k)。在程序點24上，第二輸入值ei(k)被納于一比例的和微分的調(diào)節(jié)方法(PD調(diào)節(jié)器)調(diào)節(jié)之下，并且作為結(jié)果，得出調(diào)整值ui(k)，隨后，該調(diào)整值ui(k)如在圖1所示的程序點3上被繼續(xù)處理。針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)在程序點25上被均值濾波，并且作為輸出值，得出平均轉(zhuǎn)速nMA(k)。
下面借助圖1至3詳細說明發(fā)明的方法根據(jù)內(nèi)燃機5的不同的運行狀態(tài)，從存儲器中讀出一個額定轉(zhuǎn)速ns，并在程序點1上計算過渡函數(shù)ns(k)=αns+(1-α)ns(k-1)式中，α表示為譬如0.1秒的延遲時間，ns(k)表示時間點k時的、延遲的額定轉(zhuǎn)速，ns(k-1)表示時間點k-1時的、延遲的額定轉(zhuǎn)速。
過渡函數(shù)在由一個未調(diào)的范圍向一個已調(diào)的范圍轉(zhuǎn)換時，或在由一個已調(diào)的范圍向一個未調(diào)的范圍轉(zhuǎn)換時，可改善調(diào)節(jié)方法的瞬變特性。該過渡通過時間延遲和額定轉(zhuǎn)速ns的大小的適應(yīng)被實現(xiàn)。被顯式示出的過渡函數(shù)具有一個第一階的延遲元件，而其中，也可采用若干較高階的延遲元件。
如圖3所示，在程序點2上，從延遲的額定轉(zhuǎn)速ns(k)和針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)計算調(diào)整值ui(k)。在圖3中示出了調(diào)節(jié)方法2的各個方法步驟。在程序點21上，從延遲的額定轉(zhuǎn)速ns(k)中減去平均轉(zhuǎn)速nMA(k)，并得出第一輸入值eo(k)。
在程序點25上，按以下公式從針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)中計算平均轉(zhuǎn)速nMA(k)nMA(k)=1Z*Σj=0Z-1ni(k-j),]]>式中，Z表示掃描值的預(yù)先給定的數(shù)目，譬如6，經(jīng)由該數(shù)目，針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni被平均。
在程序點21上，減法通過以下公式進行
eo(k)=ns(k)-nMA(k)。
在程序22上，第一輸入值eo(k)被納于比例的和積分的調(diào)節(jié)(PI調(diào)節(jié)器)之下，其中，通過以下公式計算第一輸出值uo(k)uo(k)=uo(k-1)+KO*[eo(k)-(1-TaTn)eo(k-1)],]]>式中，KO表示放大系數(shù)，該放大系數(shù)為譬如0.9,Ta表示掃描時間，以該時間對針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)進行掃描，Tn表示調(diào)整穩(wěn)定時間，該時間為譬如30毫秒。
在程序點23上，按以下公式從第一輸出值uo(k)中減去針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)∶ei(k)=uo(k)-ni(k)。
據(jù)此得出的第二輸入值ei(k)在程序點24上被納入下列的、比例的和微分的調(diào)節(jié)方法之下ui(k)=Ki*[ei(k)-TvTa(ei(k)-ei(k-1))],]]>式中，Ki表示第二放大系數(shù)，該放大數(shù)為譬如0.0025，Tv表示微分作用時間，該時間為譬如400毫秒，Ta表示掃描時間。據(jù)此算出的調(diào)整值ui(k)，隨后在程序點3上按如下公式與線性化系數(shù)ul(k)相乘us(k)=ui(k)*ul(k)。
在程序點3上算出的調(diào)整量us(k)譬如以待噴入的燃油量的形式在程序點5上被饋給內(nèi)燃機并且對針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)被測量。
在程序點4上，借助線性化特性曲線A，從針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)中求出一個線性化系數(shù)ul(k)。譬如，當(dāng)針對氣缸選擇的轉(zhuǎn)速ni(k)為600轉(zhuǎn)/分時，讀出一個圖2所示的、其數(shù)值為8的線性化系數(shù)ul(k)，在程序點3上，調(diào)整值ui(k)與該線性化系數(shù)相乘并得出被輸往調(diào)節(jié)對象5的調(diào)整量us(k)。以調(diào)整量us(k)來規(guī)定被輸往內(nèi)燃機的燃油量。
權(quán)利要求
1．用于調(diào)節(jié)一個調(diào)節(jié)對象(5)的方法，具有如下特征調(diào)節(jié)對象(5)的一個狀態(tài)參數(shù)(ni(k))被求得，-狀態(tài)參數(shù)(ni(k))被與一個額定參數(shù)(ns(k))比較，并且一個調(diào)整值(ui(k))從差值中被求得(2)，-借助狀態(tài)參數(shù)(ni(k))，一個修正值(ul(k))被求得，-用修正值(ul(k))估算調(diào)整值(ui(k))(3)，-被估算的調(diào)整值(us(k))作為額定值被輸往調(diào)節(jié)對象(5)，-根據(jù)調(diào)節(jié)對象(5)的狀態(tài)參數(shù)(ni(k))，修正值(ul(k))這樣被選擇，使以修正值(ul(k))對調(diào)整值(ui(k))的估算導(dǎo)致調(diào)節(jié)對象(5)的線性調(diào)節(jié)特性。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)整值(ui(k))被乘以修正值(ul(k))。
3．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，狀態(tài)參數(shù)與額定參數(shù)的比較和調(diào)整值的求得包括如下方法步驟-從額定參數(shù)(ns(k))中減去狀態(tài)參數(shù)(ni(k))并得出一個第一輸入值(eo(k))，-該第一輸入值(eo(k))被納入一個比例的和積分的調(diào)節(jié)方法(22)之下，并且一個輸出值(uo(k))被求得，-狀態(tài)參數(shù)(ni(k))被從該輸出值(uo(k))中減去(23)，并且得出一個第二輸入值(ei(k))，該第二輸入值被納入一個比例的和微分的調(diào)節(jié)方法(24)之下，并據(jù)此計算出調(diào)整值(ui(k))。
4．按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在狀態(tài)參數(shù)(ni(k))從額定參數(shù)(ns(k))中被減去之前，狀態(tài)參數(shù)(ni(k))在時間上被平均(25)。
5．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個在時間上延遲的額定參數(shù)被用作額定參數(shù)。
6．按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，如下函數(shù)被用作比例的和積分的調(diào)節(jié)方法(22)uo(k)=uo(k-1)+KO*[eo(k)-(1-TaTn)eo(k-1)],]]>式中，KO表示一個放大系數(shù)，Ta表示掃描時間并且Tn表示調(diào)整穩(wěn)定時間。
7．按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，如下函數(shù)被用作比例的和微分的調(diào)節(jié)方法(24)ui(k)=Ki*[ei(k)-TvTa(ei(k)-ei(k-1))],]]>式中，Ki表示第二放大系數(shù)，Ta表示掃描時間，并且Tv表示微分作用時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)一個非線性的調(diào)節(jié)對象的方法,其中,調(diào)節(jié)對象(5)的一個狀態(tài)參數(shù)被求得,并在應(yīng)用調(diào)節(jié)方法和一個額定參數(shù)的情況下,一個調(diào)整值被求得。此外,借助調(diào)節(jié)對象(5)的一個狀態(tài)參數(shù),一個修正值從一條線性化特性曲線(4)中被讀出,并乘以調(diào)整值,并且乘積作為新的額定值被輸往調(diào)節(jié)對象(5)。線性化特性曲線(4)是如此選擇的,即線性化特性曲線與調(diào)節(jié)對象(5)的非線性的調(diào)節(jié)特性相乘得出線性的調(diào)節(jié)特性。
文檔編號G05B13/04GK1209889SQ97191947
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月29日
發(fā)明者A·哈特克, A·普日慕辛斯基, D·海尼茨 申請人:西門子公司