CN101430544A - 基于脉冲宽度调制阀的闭环传动控制系统中的模式选择和切换逻辑 - Google Patents

Abstract

公布了一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的液压控制系统。在一个实施例中，反馈控制系统，包括接收压强命令信号和压强反馈信号的控制器。所述控制器产生占空比控制信号来控制PWM阀。所述PWM阀提供控制压强Pc给负载，例如，自动变速器系统中的致动器。压强传感器测量所述控制压强Pc并提供所述压强反馈信号。在另一个实施例中，补偿器至少部分地基于其它输入，诸如流体温度，对所述压强反馈信号中的线性和非线性效应提供补偿。在其它实施例中，提供多个控制器，并基于所述压强反馈信号和其它输入，由切换逻辑处理器或由高通及低通滤波器来选择控制器。也公布了PWM阀的Pc对占空比的响应的重校准处理。所述重校准方法更新反馈控制系统处理，以便尽管因磨损、温度及其它因素而引起了变化也能保持性能。

Description

基于脉冲宽度调制阀的闭环传动控制系统中的模式选择和切换逻辑

相关申请和专利的交叉引用

本申请与2004年6月22日申请的题目为“基于阀的闭环传动控制算法(Closed-loop valve-based transmission control algorithm)”的未决美国专利申请No.10/874,133以及与2004年10月19日授权的题目为“自动变速器中离合致动器换档的闭环控制(Closed loop control of shifting clutchactuators in an automatic speed change transmission)”的美国专利No.6,807,472相关。该未决专利申请和授权专利均由本申请的受让人所拥有，因此通过引用将其全部纳入这里，有如全文阐述了其关于闭环液压控制系统的内容。

技术领域

本公布内容一般地涉及到使用电磁阀的电控液压(电学-液压)系统，更具体地说，涉及到使用脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)阀的电液系统的闭环控制。

背景技术

由电磁铁操作的液压阀(这里称作“电磁阀”)被广泛地用于电液系统中的压强控制。在自动变速系统中，由于驱动质量和燃料效率的提高，使用电磁阀的电液控制取代了纯机械控制。软件和硬件的组合，包括电磁阀在内，使换档算法的调整更容易，并在变速器换档的平滑性和质量方面提供额外的优势。在电液控制的自动变速器中使用液压来换档。使用电磁阀来实现液压的电控。反过来，液压被用于附在诸如离合器组件等变速器系统的元件上的致动器。对于这个应用以及许多其它应用来说，非常重要的是，能对电磁阀进行精确而可重复的控制，以便对液压进行精确而可重复的控制。2004年10月19日授权的题目为“自动变速器中离合致动器换档的闭环控制”的美国专利No.6,807,472描述了使用电磁阀控制自动变速器的示范性系统。该专利一般地由其受让人所拥有，因此通过提述将其全部纳入这里，有如全文阐述了其关于闭环液压控制系统的内容。

脉冲宽度调制阀是一类已知的电磁阀。PWM阀简单而且功耗效率高。图1显示了现有的“常闭”PWM阀100的一个例子。如图1所示，电枢102用来控制球104的位置。当线圈106没有通电时，弹簧108使电枢102抵住球104，而球104由此抵住阀座110。这就防止了源压强为Ps的液压液从源口112到控制口114的流动。代之的是，控制口114与返回口116机械耦合。在这种状态下，所述线圈没有通电。这种状态对应着PWM阀100处于“关闭”状态。对于这个例子，返回口116处的返回压强Pr约为零，因此，控制口114处的控制压强Pc也约为零。

当线圈106通电时，电枢102被拉离了球104，源口112所提供的源压强Ps使所述球抵住阀座118。在这种状态下，液压液可以从源口112流动到控制口114，于是控制口114处的控制压强Pc约等于Ps。尽管说明时只描述了常闭PWM阀，但对于熟悉液压系统技术的人员而言，“常开”PWM阀也是熟知的。

由于PWM阀的控制压强Pc在最小值Pr和最大值Ps之间切换，所以使用脉冲宽度调制控制信号来实现控制。根据该方法，以选定的脉冲率即脉冲频率使用具有选定长度的电脉冲为PWM阀的线圈通电。PWM驱动信号的“占空率”或说“占空比”被定义为脉冲长度除以脉冲周期，其中，脉冲周期为脉冲频率的倒数。通过对提供给PWM阀的驱动信号的占空比进行控制，控制压强Pc的平均值可以处于Ps和Pr之间的一个选定的水平上。在典型的应用中，脉冲周期大大地小于接收控制压强为Pc的流体的致动器的响应时间。于是，控制压强Pc的平均水平通常是PWM阀的可控目标。

在一些实施例中，使用预编程了的电磁铁通电水平来影响预期的输出压强的变化，通过微处理器来控制电磁阀。这些预编程了的通电水平可以由启发式规则(heuristic rules)来确定。然而，预编程电磁阀控制系统不能进行重校准，即不能在操作时对其预编程了的规则进行校正。这种电磁阀控制系统的特征为“开环”，因为该系统可以提供输入给电磁阀，但却不能利用由测量电磁阀输出的任何传感器所提供的反馈信息。

在开环系统中，一旦规则被编程到微处理器或其它逻辑控制器中，那么，系统就不得不假设编程了的控制水平与电磁阀压强输出之间的关系被恰当地校准了，不能随时间、温度以及其它变量而变化。即使校准在最初时是精确的，但随着时间的变化，它也会变得不太精确，这是由于部件的磨损、液压液的退化、系统行为中固有的非线性性以及其它因素而造成的。此外，开环系统在工作时具有固有的出错倾向，这是由于液压负载变化、压强脉动、以及对非线性系统行为有贡献的其它系统变数而造成的。

由于PWM阀的开/关属性，以及由此发生的以脉冲频率进行的振荡，使用PWM阀的系统特别易受非线性效应、以及由诸如温度等系统工作状态的变化所导致的效应的影响。

因此，需要一种基于PWM阀的压强控制系统来解决这种系统的非线性行为。希望使控制系统能够适应变化着的工作状态。本发明内容克服了上述的这些局限，从而改进了基于PWM阀的控制系统。

发明内容

公布了一种基于PWM阀的液压控制系统。在一个实施例中，反馈控制系统包括控制器，用来接收压强命令信号和压强反馈信号。所述控制器响应于所述压强命令信号和压强反馈信号产生占空比控制信号。所述占空比控制信号被提供给PWM驱动器，PWM驱动器反过来提供驱动信号给PWM阀。所述PWM阀也接收源压强为Ps的流体，并与返回压强为Pr的流体返回元件耦合。所述PWM阀提供控制压强为Pc的流体给负载。压强传感器测量Pc，并产生由所述控制器接收的压强反馈信号。

在另一个实施例中，输入处理器接收所述压强命令信号和压强反馈信号，并提供处理过的信号给所述控制器。在所述压强传感器和输入处理器之间插入平均滤波器。所述输入处理器进行信号处理，诸如缩放、模拟-数字转换、计算误差信号以及其它处理功能。

根据另一个实施例中，限制逻辑处理器从所述控制器中接收占空比控制信号，并进行限制逻辑(limit logic)操作，该操作反过来又影响所述控制器以便修正所述占空比控制信号。例如，所述限制逻辑处理器可以探测何时占空比控制信号接近所选定的限制值。当探测到限制值时，控制器中的积分器的输出可以被限制逻辑处理器设置为常数值，从而防止了积分饱卷(integral windup)或其它的不稳定性。

公布了另一个实施例，其中，反馈控制系统还包括耦合的补偿器，用来从所述输入处理器接收信号，并将补偿后的信号提供给所述控制器。所述补偿器也接收外部输入，诸如指示液压液温度的温度信号。所述补偿器进行信号处理以补偿压强反馈信号中的非线性，并修正压强反馈信号的线性补偿。因此，至少部分地响应于所述外部输入由所述补偿器来有选择地实现反馈控制系统的工作模式。

另一个实施例中包括耦合的多个控制器，用来从所述输入处理器中接收信号。所述控制器的输出被耦合到切换逻辑处理器。基于压强反馈信号、外部输入、以及从可选择的传感器所获得的输入，所述切换逻辑处理器从所述多个控制器中选择一个控制器输出，并将之传送到PWM驱动器。因此，响应于提供给切换逻辑处理器的输入由所述切换逻辑处理器来有选择地实现反馈控制系统的工作模式。

另一个实施例中包括多个控制器和多个高通(phase-in)和低通(phase-out)滤波器。每个控制器都被耦合到一个相关且对应的高通或低通滤波器。在一个例子中，高通和低通滤波器从所述输入处理器接收信号，并有选择地将进行了带通滤波的信号传送到其相关且对应的控制器中。由所述控制器产生的占空比控制信号由PWM驱动器接收并组合。例如，如果反馈控制系统具有第一控制器A和第二控制器B，那么高通滤波器A可以提供高频带信号给控制器A，而低通滤波器B可以提供低频带信号给控制器B。所述占空比控制信号由所述PWM驱动器组合，使得能在所述两个频带中进行反馈控制。外部输入可以提供给高通和低通滤波器，以便有选择地修正由所述滤波器进行的信号处理。

一个实施例提供了重新校准控制压强Pc与占空比的关系(Pc/DC)的方法。重新校准后的Pc/DC被用于更新反馈控制系统的特性，以便尽管因磨损、温度及其它因素而引起了变化也能保持反馈控制系统的性能。

下面将更详细地描述所公布的系统的这些以及其它特性。

附图说明

图1是现有PWM阀的示意图；

图2是一个方框图，显示了PWM阀的输入电流I与PWM阀的输出控制压强Pc之间的关系；

图3是一个方框图，显示了本发明的一个实施例所述的反馈控制系统；

图4是一个方框图，图示了一种反馈控制系统，并显示了平均滤波器、输入处理器和限制逻辑处理器；

图5是一个方框图，图示了一种反馈控制系统，并显示了补偿器；

图6是一个方框图，图示了一种反馈控制系统，并显示了多个控制器和切换逻辑处理器；

图7是一个方框图，图示了一种反馈控制系统，并显示了多个控制器、高通滤波器和低通滤波器；

图8是PWM阀的输出压强与占空比的关系(“Pc/DC”)图；

图9是一个方框图，图示了一种用于重校准PWM阀的Pc/DC的系统；

图10是一个流程图，图示了重校准Pc/DC以更新反馈控制系统的方法；

图11是一个流程图，图示了实现具有单个控制器的PWM阀反馈控制系统的方法；

图12是一个流程图，示出了实现具有多个控制器和一个切换逻辑处理器的PWM阀反馈控制系统的方法；

图13是一个流程图，示出了实现具有多个控制器和多个高通及低通滤波器的PWM阀反馈控制系统的方法；

在各个图中，相同的参考号码和名称指示相同的元件。

具体实施方式

贯穿本说明书，描述了一些实施例及变化，用来说明本发明性概念的使用和实现。这些说明性描述应当被认为是介绍了本发明性概念的例子，而不是限制了这里所公布的发明性概念的范围。

PWM阀反馈控制系统

图2显示了PWM阀模型200的方框图。如下面所描述的，图2所示的元件及相互关系代表了在输入电流I驱动下能影响PWM阀(例如，图1中的PWM阀100)的输出压强Pc的一些示例性效应。这些示例性效应对PWM阀的动力学和非线性行为有贡献。

当PWM阀的线圈(例如，图1所示的现有技术中的PWM阀100的线圈106)通上输入电流I时，电磁力202就会施加在电枢(armature)(例如，图1中的电枢102)上。“合力”元素204表示作用在电枢上的力的合成。除了电磁力202外，合力元素204也接收到了弹力206(例如，由图1中的弹簧108所提供)和液压力208(下面将更详细地描述)。合力元素204表示作用在电枢上引起电枢移动的净力。阀动力学元素210表示电枢的运动。电枢的运动在所述线圈中产生电磁感应电流，该感应电流由从阀动力学元素210到电磁力202的反馈线212表示。

由阀动力学元素210所产生的电枢力通过流体压缩效应214机械地传输到流体控制元素216(例如，图1中的球104)。由流体压缩效应214所修正的电枢力表示由流体的可压缩性所导致的非线性效应。流动和扰动效应218表示流入和流出PWM阀(例如，通过图1中的口112、114、和116)的流体的流动。流体控制元素216对从阀动力学元素210(由流体压缩效应214和流动及扰动效应218进行了修正)所接收到的力进行响应。从流体控制元素216输出的流体由体积滞后元素220所修正。体积滞后元素220表示由接收流体的系统中的流体体积所引起的压强响应的延迟。在体积滞后元素220的输出端产生了控制压强Pc。

反馈线222将液压力208传送到合力元素204。液压力208的幅度正比于控制压强Pc与流体控制元素216的有效面积之积。在一个例子中，流体控制元素216的有效面积为通过反馈线222接收控制压强Pc的球104(图1)的面积。

从对驱动电流I进行响应的PWM阀的上述复杂行为中，熟悉液压设计技术的人员可以看出，在设计反馈环时，不能将PWM阀模型化为DC增益或线性传输函数。由于上述的复杂行为，在不产生诸如控制的不稳定和响应速度的下降等不利结果的情况下，是不能对基于PWM阀的反馈控制系统轻易地使用传统的比例控制方法的。本发明克服了对PWM阀的现有反馈控制方法的这些局限。

如前面所注意到的，尽管在上述描述中作为示范使用了常闭PWM阀，但本方法和装置同样也适用于常开PWM阀。

图3是一个方框图，说明了根据本发明的一个实施例所述的反馈控制系统300。如图3所示，示例性反馈控制系统300包括压强命令元件302、控制器304、PWM驱动器306、PWM阀308、流体源310、流体返回元件312、负载314、压强传感器326。压强命令元件302提供压强命令信号给控制器304。控制器304也从压强传感器316接收压强反馈信号。控制器304提供占空比(duty cycle)控制信号给PWM驱动器306。PWM驱动器306提供脉冲驱动电流I给PWM阀308。PWM阀308有效地耦合到以给定的源压强Ps提供流体的流体源310，并耦合到流体返回元件312上。流体返回元件312的压强Pr小于流体源压强Ps，对于一些实施例而言可以近似为零。PWM阀308以控制压强Pc提供控制流体到负载314。在一个实施例中，负载314可以在自动变速器中包括离合机构。所述控制压强Pc由压强传感器316测量。压强传感器316提供压强反馈信号(该信号代表控制压强Pc)到控制器304。

在一些实施例中，控制器304可以用数字处理单元来实现，比如用嵌入式数字控制器、微处理器、微控制器或其它计算机处理单元(CPU)。在其它实施例中，可以使用模拟信号处理电路。在图3中，控制器304可以包括A/D和D/A转换器、用于信号缩放的放大器、平均滤波器等(未显示)。在一个实施例中，控制器304通过输入占空比控制信号给PWM驱动器306来控制PWM驱动器306。控制器304根据控制规则进行控制，对从压强命令元件302接收到的压强命令信号和从压强传感器316接收到的压强反馈信号进行响应，从而产生占空比控制信号。PWM驱动器306提供驱动电流I，驱动电流I响应从控制器304接收到的占空比控制信号，以某个脉冲频率和脉冲宽度进行脉冲化。熟悉液压系统工程及设计技术的人员明白，有多种PWM驱动器，比如，“峰值保持(peak and hold)”驱动器，本发明可以使用某些或所有这些PWM驱动器来实现。

PWM阀308对从PWM驱动器306所接收到的驱动电流I进行响应。PWM阀308从流体源310接收输入流体，产生返回流体以返回到流体返回元件312，并响应驱动电流I以指定的控制压强Pc提供控制流体到负载314。如上面注意到的，PWM阀308以二值模式工作，控制压强Pc响应驱动电流I和控制器304所输出的占空比控制信号以某个频率和占空比在分别对应着Ps和Pr的高值和低值之间切换。在一些实施例中，负载314只对控制压强Pc的平均值进行响应。例如，如果脉冲频率为100Hz，并且负载314在自动变速器中包含离合机构，那么，所述离合机构在对应着许多脉冲周期的时间段上进行响应。

在这里所描述的实施例中，描述了一种示例性的控制器类型(即，比例积分(proportional and integral，PI)反馈控制器)。然而，熟悉反馈控制系统技术的人员明白，可以使用许多类型的控制器来实施本发明的内容，这些控制器包括但不限于下面类型的控制器：所有类型的比例控制器；所有类型的PI控制器；所有类型的比例、积分和微分(PID)控制器；具有任何类型的补偿器设计和/或增益调度的控制器；所有类型的离散、模拟以及事件驱动控制器或其组合。

PWM阀反馈控制系统中的平均滤波器和限制逻辑处理器的实现

图4是根据本发明制造的反馈控制系统400的方框图。在一个实施例中，输入处理器402可以直接耦合到压强传感器316上以接收压强反馈信号。在另一个实施例中，可以耦合一个平均滤波器406来从压强传感器316接收压强反馈信号。在这个实施例中，平均滤波器406提供压强反馈信号的平均值给输入处理器402。在其它的实施例中，在输入处理器402或在控制器304内可以包括功能上等价的平均滤波器元件(未显示)。

PWM阀308所输出的控制压强Pc以一个选定的脉冲频率Fpwm在Ps和Pr之间变化。频率Fpwm可以等于100Hz。通常也使用几Hz到几百Hz的频率。对于大多数应用来说，负载314只以比Fpwm小得多的频率进行响应，所以只对在多个Fpwm周期上进行平均的Pc的平均值敏感。所以，希望控制Pc的平均值。通过提供压强反馈信号的平均值给输出处理器402，平均滤波器406可以方便这个要求的实现。

控制系统可响应的最大频率被定为“Fsystem”。平均滤波器406的截止频率应该设定在大于Fsystem且小于Fpwm之间。此外，平均滤波器不应该引起足以导致反馈控制系统400变得不稳定的延迟或相移。平均滤波器406可以使用那些熟悉平均滤波器设计技术的人员所熟知的各种方法来实现。这些方法包括但不限于模拟滤波电路以及能提供数字化信号的平均的数字信号处理方法。

对于这里所描述的所有的实施例来说，应该明白，根据本发明可以使用一个或多个平均滤波器，即使是在这些实施例的图中没有明确地显示这个或这些滤波器。

输入处理器402执行诸如信号缩放和A/D转换等处理功能。输入处理器402也可以基于压强命令信号和压强反馈信号来计算误差信号。误差信号可以输入控制器304中。在其它实施例中，输入处理器可以将压强命令信号和压强反馈信号作为分开的信号输出到控制器304，控制器304可以在内部为反馈控制处理计算误差信号。为简单起见，本例中的控制器304可以由包括比例积分(PI)控制器。在上述2004年6月22日申请的题目为“基于阀的闭环传动控制算法”的相关专利申请No.10/874,133(Eaton Ref.No.TBD)中描述了一个示例性的PI控制器。该相关申请同样由本申请的受让人所拥有，因此通过引用将其全部纳入这里，有如全文阐述了其关于液压系统的PI反馈控制器的内容。那些熟悉反馈控制设计及制造技术的人员明白，本发明在应用时也可以使用其它反馈控制器(例如，PID控制器)。

在一个实施例中，控制器304提供占空比控制信号给PWM驱动器306和限制逻辑处理器408。限制逻辑处理器408提供保护以免受下列影响：“积分饱卷”(“积分饱卷”是具有积分器的反馈控制器中发生的问题，为熟悉反馈控制系统技术的人员所熟知)、限制占空比输出(其中占空比接近Pc最大值和最小值出现时的限制值)、以及其它对反馈控制性能有害的行为。限制逻辑处理器408的输出被反馈回控制器304，为占空比控制信号提供附加的控制，如下面所详细描述的。在其它实施例中，限制逻辑处理器408的功能可以由包含在控制器304中的等价的限制逻辑元件(未显示)来执行。

限制逻辑处理器408可以包括下面部分：a)异常逻辑(exception logic)，其中估计误差信号和占空比信号值，以防止积分饱卷；b)积分修整逻辑(integral trim logic)，以减少积分过程对占空比控制信号的定量影响(例如，通过减小积分过程的增益)；c)限制逻辑(limit logic)，用以防止占空比控制信号上溢和下溢出所选定的限制值；以及d)基于限制逻辑过程的激活和停用的布尔逻辑。由限制逻辑处理器执行的功能具有下面的有利效应：a)在所有的工作状态下维持控制器的全面稳定；b)满足闭环压强控制系统的性能规格；c)在所有的负载状态和环境中实现控制压强的跟踪或调节；d)提供可以兼容不同类型的PWM阀的一般控制系统；以及e)实现所希望的不依赖于传感器变化、组件变化以及其它系统或工作变量的系统性能。

在一个实施例中，可以采用下面的限制逻辑例子。

异常条件1：

IF(DutyCycle>DCmax)AND(ErrorSignal>0)，THEN设定积分过程输出＝常数

如果DutyCycle(即，占空比控制信号的脉冲宽度除以脉冲频率)超过了选定的占空比最大值(DCmax，它由Pc达到最大值时的占空比构成，如下面所详细描述的)，并且ErrorSignal(即，从压强命令信号和压强反馈信号中所得到的误差信号)大于零，那么，由控制器304(图4)所执行的积分过程被设置为常数以防止积分饱卷。例如，控制器304中的积分器(未显示)的输出可以被设置为常数。在一个例子中，如果积分器的输入被设置为零(例如，使用诸如门电路等电子电路来实现)，那么，积分器的输出将保持为一个常数，该常数在积分器输入被设置为零之前就存在了。在上述结合进来的专利申请No.10/874,133中描述了具有积分器的示例性PI控制器。

异常条件2：

IF(DutyCycle<DCmin)AND(ErrorSignal<0)，THEN设定积分过程输出＝常数

如果DutyCycle小于选定的占空比最小值(DCmin，它由Pc达到最小值时的占空比构成，如下面所详细描述的)，并且ErrorSignal小于零，那么，由控制器304所执行的积分过程(图4)被设置为常数，如上面关于异常条件1中所述的。

对于这里描述的所有的实施例来说，应该明白，根据本发明可以使用一个或多个限制逻辑处理器，即使是在这些实施例的图中没有明确地显示这个或这些限制逻辑处理器。

在PWM阀反馈控制系统中补偿器的实现

图5图示了根据本发明制造的反馈控制系统500的实施例。反馈控制系统500包括补偿器504，补偿器504接收输入处理器402的输出，并提供“补偿”输出(下面将详细描述)，使之输入控制器304中。在其它实施例中，在输入处理器402或控制器304中包括补偿器504或功能上等价的组件。可选择地，如下面所详细描述的，外部输入元件502可以提供外部输入到补偿器504中。在一些实施例中，补偿器504使用解析推导的方程进行信号处理，以补偿反馈控制系统500中“已知的各种非线性性”。在其它实施例中，补偿器504可以使用由经验确定的查找表，以便提供非线性补偿。在一些实施例中，补偿器504可以实现这些方法的组合。下面所详细描述的补偿器504的这些具体实现方式对于扩展在其它情况下是线性的的控制器304的带宽以满足性能规格和响应要求是很用的。

液压系统中的一个已知的非线性特性为流的非线性特性(flownonlinearity)，该非线性特性使流体的流变量与流体的压强变量的平方根相关联。部分地基于流的非线性特性推导控制规则a(t)的过程的例子用下面段落中所示的方程来说明。

下面的方程1显示了流体流Q(t)(诸如经PWM阀100(图1)的控制口114流动的流体)与控制压强Pc(t)的关系。

方程1：

$Q\left(t\right)=\left(\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)K_{\mathrm{servo}}\sqrt{\frac{2\mathrm{Pc}\left(t\right)-\mathrm{Pr}}{\mathrm{\&rho;}}}\right)$

其中，ρ为流体密度，α(t)为非线性控制规则，Pr为返回压强，K_servo为前进路径增益(forward path gain)。基于方程1，可以推导出下面的方程2。

方程2

$\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)=\frac{A}{K_{\mathrm{servo}}}\sqrt{\frac{\mathrm{\&rho;}}{2(\mathrm{Pc}\left(t\right)-\mathrm{Pr})}}\left[\mathrm{NLTerm}(K_P(P_{\mathrm{ref}}\left(t\right)-\mathrm{Pc}\left(t\right))+K_i\underset{t_{\mathrm{oi}}}{\overset{t}{\&Integral;}}(P_{\mathrm{ref}}\left(\mathrm{\&sigma;}\right)-\mathrm{Pc}\left(\mathrm{\&sigma;}\right))\mathrm{d\&sigma;})\right]$

其中，A为截面面积(例如，图1中的控制口114的面积)，Kp为比例增益，P_ref(t)为参考压强(例如，P_ref(t)可以是源压强Ps，或者是与压强命令信号对应的命令压强Pcmd)，K_i为积分增益，NLTerm表达式为变量Pc(t)和P_ref(t)的非线性函数。NLTerm表达式可以是变量Pc(t)和P_ref(t)的二次或更高阶的函数。下面更详细地描述确定NLTerm表达式的方法。

在一个实施例中，作为Pc(t)和P_ref(t)的函数的NLTerm表达式可以通过进行实验测量以获得关于反馈系统(例如，图5中的反馈控制系统500)或关于其组件(例如，PWM阀308)的测量数据来确定。例如，在一个获得测量数据的方法中，反馈控制系统500可以在开环状态下工作。在开环状态中，控制器304用于提供时变输入占空比信号(例如，阶越函数，这里称作“DutyCycleStep(t)”)给PWM驱动器306(图5)，而不使用压强反馈信号。DutyCycleStep(t)可以表示Pref(t)的选定值。由压强传感器316(图5)测量这样所产生的输出Pc(t)，以改变DutyCycleStep(t)的幅度。根据熟悉反馈控制系统设计技术的人员所熟知的方法，可以对这些测量数据进行处理，以产生查找表或者测量数据的其它函数表示。可以根据所述方程2来分析这些测量数据，以获得控制规则α(t)和NLTerm表达式。

在其它实施例中，可以用变量Pc(t)和P_ref(t)的解析函数来表示控制规则α(t)和NLTerm，其中，所述解析函数根据对测量数据的近似拟合来确定。在另一个实施例中，可以用变量Pc(t)和P_ref(t)的分段线性函数来表示控制规则α(t)和NLTerm表达式，其中，所述分段线性函数是根据对测量数据的近似拟合来确定的。在本发明的范围内，也可以使用其它确定和/或表示控制规则α(t)和NLTerm表达式的方法(例如，诸如基于反馈控制系统组件的物理模型进行解析推导)。从这些内容中，熟悉反馈控制系统技术的人员容易明白，可以这样将解析的流的平方根非线性特性(如方程2中的平方根表达式所示的)结合为由补偿器504和控制器304(图5)所实现的控制规则α(t)的一部分。因此，方程2所呈现的内容说明了如何使用具有解析表达式的已知的非线性特性，诸如流非线性特性，来至少部分地确定闭环反馈控制系统的控制规则。

在另一个实施例中，可以由外部输入元件502将外部输入提供给补偿器504。外部输入可以用来有选择地启动信号处理(信号处理可以是线性的，也可以是非线性的)，以补偿诸如温度引起的流体密度、体积模量、以及其它液压液特性的变化等效应。这些外部输入可以用来有选择地实现补偿器504的工作“模式”。例如，指示液压液温度的外部输入可以由温度传感器(未显示)来提供。流体温度输入可以与确定流体温度和流体特性(例如，流体密度或体积模量)之间关系的显式方程联合使用，以推导解析补偿函数或算法。解析函数或算法可以由补偿器504根据流体的测量温度来有选择地执行。例如，如果温度超过了所选定的阈值，那么执行第一解析函数或算法，而如果温度没有超过所述所选定的阈值，那么执行第二解析函数或算法。在另一个实施例中，根据外部输入，从多个查找表或增益调度表中选择一个查找表(未显示)或增益调度表(未显示)，以有选择地执行工作模式。例如，根据流体测量温度由补偿器504有选择地执行查找表或增益调度表，以实现补偿。如果流体的温度大于选定的阈值，那么执行第一表，而如果温度小于所述选定的阈值，那么执行第二表。查找表可以表示运用于控制变量(例如，压强反馈信号，或从压强反馈信号和压强命令信号中计算出来的误差信号)的线性信号处理函数或非线性信号处理函数。因此，补偿器504可以没有限制的情况下提供下列一种或多种类型的补偿：解析线性补偿、解析非线性补偿、经验线性补偿、以及经验非线性补偿。此外，可以响应于外部输入元件502所提供的外部输入来有选择地修正补偿器504的工作模式，如上面的例子所说明的。

对于这里所描述的所有的实施例来说，应该明白，根据本发明可以使用一个或多个补偿器，即使是在这些实施例的图中没有明确地显示这个或这些补偿器。

在PWM阀反馈控制系统中多个控制器、切换逻辑处理器和附加传感器的实现

图6图示了含有多个控制器的反馈控制系统600。尽管在图6中只显示了两个控制器，即控制器A 304A和控制器B 304B，那些熟悉反馈控制系统设计和制造技术的人员明白，根据本发明，可以使用任意数目的控制器。

控制器A 304A从输入处理器402接收输入，并提供输出给切换逻辑处理器602。控制器B 304B也从输入处理器402接收输入，并提供输出给切换逻辑处理器602。除了从控制器A 304A和控制器B 304B接收输入之外，可选择的是，切换逻辑处理器602也可以从下列元件中的一个或其任何组合中接收输入：外部输入元件502、压强传感器316、传感器A 604、传感器B606以及传感器C 608。传感器A 604与PWM阀308耦合，以便产生传感器信号A，其代表PWM阀308的特性A。例如，所述特性A可以是电枢102的位置，或者是线圈106中流动的电流(图1)。传感器B 606与PWM阀308的流体输出耦合，以便产生传感器信号B，其代表所述流体的特性B。例如，所述特性B包括流体的温度或是流体的体积模量。传感器C 608与负载314耦合，以便产生传感器信号C，代表负载314的特性C。例如，所述特性C为活塞(未显示)的位置。

在一个实施例中，切换逻辑处理器602基于从传感器B 606接收到的流体温度信号输入来确定由控制器A 304A还是由控制器B 304B提供输出到PWM驱动器306。众所周知，流体温度影响流体的特性，诸如体积模量(即，流体压强与流体体积的减小之比)、粘度。当流体特性变化时，作为PWM占空比的函数的流体压强Pc的行为也变化，所以，反馈控制器的特性应该也因此而改变。例如，根据熟悉反馈控制系统的技术人员所熟知的方法，基于流体温度，对控制器增益、补偿、限制逻辑、脉冲频率全部进行修正。例如，基于流体温度通过选择控制器A 304A或控制器B 304B来实现这种修正。在另一个实施例中，外部输入元件502可以从另一个温度传感器(未显示)接收流体温度信号，通过该外部输入元件502将流体温度提供给切换逻辑处理器602。对控制器的选择所用的示例性逻辑可以表示如下。

逻辑例子1：

IF(流体温度>阈值温度)，THEN(使用控制器A 304A)；以及

IF(流体温度≤阈值温度)，THEN(使用控制器B 304B)

在另一个实施例中，切换逻辑处理器602确定由控制器A 304A还是由控制器B 304B提供输出给PWM驱动器306。这个确定是基于外部输入元件502所提供的信号做出的，该信号代表了反馈控制系统600的其它工作状态。例如，如果反馈控制系统600是自动变速器控制系统的一部分，那么，可以从外部输入元件502接收到有关当前档位号(current gear number)(它可以影响负载314的特性)的信息，并将之用于确定选择哪个控制器(即，控制器A 304A还是控制器B 304B)。

切换逻辑处理器602可以使用输入的组合来确定使用哪个控制器，如下面所阐明的逻辑例子2所示。

逻辑例子2

IF(流体温度>阈值温度AND当前档位号>选定的档位号)，THEN(使用控制器A 304A)；以及

IF(流体温度≤阈值温度AND当前档位号>选定的档位号)，THEN(使用控制器B 304B)

在另一个实施例中，切换逻辑处理器602可以使用压强传感器316所输出的压强信号来确定使用控制器A 304A还是使用控制器B 304B来提供输出到PWM驱动器306。例如，对于压强信号值的一个选定范围，使用控制器A 304A，而对于压强信号值的另一个选定范围，使用控制器B 304B。

在另一个实施例中，切换逻辑处理器602基于线圈106(图1)中流动的电流(由从传感器A 604所接收到的信号来表示)确定使用控制器A 304A还是使用控制器B 304B来提供输出给PWM驱动器306。由于线圈106中的电流是从PWM驱动器306所接收到的驱动电流和由电枢102(图1)所引起的感生电流的结合，所以线圈106中的电流的幅度和/或时间依赖性可以指示电枢102是否在精确地跟随占空比控制信号。这反过来可以指明希望的脉冲频率或其它控制器特性的变化，这些变化可以通过选择控制器A304A或者控制器B 304B的输出来实现。

根据另一个实施例，负载314的特性可以由传感器C 608来测量。在一个例子中，如果负载314由活塞(未显示)构成，那么，传感器C 608可以提供表示活塞位置的信号，切换逻辑处理器602可以使用这个信号来确定是使用控制器A 304A还是使用控制器B 304B来提供输出到PWM驱动器306。这个例子所用的逻辑可以说明如下：如果活塞位移超过了选定的阈值，那么选择控制器A 304A，否则，选择控制器B 304B。

如前面参考图6给出的例子所说明的，根据可选择地提供给切换逻辑处理器602的一个或多个输入信号，切换逻辑处理器602可以从多个控制器中选择一个控制器输出。对控制器输出的选择所用的逻辑可以使用单输入信号，也可使用若干输入信号的任何组合。

PWM阀反馈控制系统中的多控制器、高通滤波器、低通的实现

图7图示了含有多个控制器的反馈控制系统700。尽管只显示了两个控制器，即控制器A 304A和控制器B 304B，那些熟悉反馈控制的人员明白，根据本发明，可以使用任意数目的控制器。

输入处理器402提供输入给高通滤波器702和低通滤波器704。高通滤波器702和低通滤波器704从外部输入元件502有选择地接收输入。高通滤波器702和低通滤波器704也可以从其它传感器(未显示)有选择地接收输入，如上面参考图6所描述的。高通滤波器702提供输出信号给控制器A304A。类似地，低通滤波器704提供输出信号给控制器B 304B。PWM驱动器306从高通滤波器702和低通滤波器704接收输入，这些输入由PWM驱动器306进行累加或者以另外的方式进行结合，以产生驱动电流信号I，提供给PWM阀308。

根据一个例子，当由低通滤波器702704提供给控制器B304B的信号的幅度减小时，由高通滤波器702提供给控制器A304A的信号的幅度增加，反过来也如此。在一个例子中，高通滤波器702可以包括高通频率滤波器(未显示)，而低通滤波器704可以包括低通频率滤波器(未显示)。在这种情形中，可以设计高通频率滤波器和低通频率滤波器，使得它们输出之和在从输入处理器402到高通滤波器702和低通滤波器704的输入所构成的频率范围中为单位增益函数。控制器A 304A和控制器B 304B的输出信号分别响应于从高通滤波器702和低通滤波器704接收到的信号。所以，从控制器A304A和控制器B 304B所接收到的信号通过PWM驱动器306进行求和，所得到的求和在高频端响应于控制器A 304A，而在低频端响应于控制器B304B，同时在低通频率滤波器和高通频率滤波器截止频率重叠的区域内有平滑的过渡。根据一个例子，低通频率滤波器可以通过小于约10Hz的频率，而高通频率滤波器可以通过大于约10Hz的频率，重叠频率范围约为8到12Hz。

根据其它的实施例，可以将下列可选择的输入提供给高通滤波器702和低通滤波器704：外部输入元件502(图7)、压强传感器316(图6)、传感器A 604(图6)、传感器B 606(图6)和传感器C 608(图6)。上面参考图6所描述的这些可选择的输入可以连同切换逻辑一起用在高通滤波器702和低通滤波器704(图7)内，以有选择地修正分别由控制器A 304A和控制器B 304B所接收到的输入。在一个实施例中，如果负载314由自动变速器中的离合机构构成，那么可以由外部输入元件502提供档位号信号。在这种情形中，基于选定的档位号的切换逻辑可以在高通滤波器702和低通滤波器704中被调用。该切换逻辑可以例如为高通滤波器702选择单位增益，而为低通滤波器704选择零增益，从而使对于未选定的档位号起作用的带通滤波器无效。其它实施例可以实现其它可选择的输入，如上面参考图6所描述的。

用于更新PWM阀反馈控制系统的重校准方法的实现

对于选定的工作状态(例如，脉冲频率、PWM驱动器、Ps和Pr)，PWM阀308(图3-7，图9)给出平均Pc输出与占空比控制信号(这里称作“Pc/DC”，其中，“Pc”由在选定数目的脉冲周期上进行的平均构成)的特征响应曲线。图8给出了PWM阀的输出压强对占空比的典型的Pc/DC图。理想情况下，Pc/DC图不随温度、时间、磨损或其它变量的变化而变化。

将PWM阀308安装在反馈控制系统(诸如上面参考图3-7所分别描述的反馈控制系统300、400、500、600和700)中之前，对PWM阀308进行预校准。这里所描述的控制器、补偿器、增益调度表、查找表、切换逻辑处理器、高通和低通滤波器等可以调整为响应预校准的Pc/DC图。如果Pc/DC图不受到改变，那么反馈控制系统将维持初始的性能水平，不做进一步的调整。然而在实际中，测试表明，PWM阀的Pc/DC图会由于磨损以及其它因素而发生变化。例如，这些变化包括最大DC和最小DC(如图8所示的“DCmax”和“DCmin”)的变化，其中在最大DC和最小DC处，Pc/DC图达到限制值，还包括斜率(例如图8中的斜率A 802和斜率B 804和斜率C 806)的变化以及弯曲(例如图8中的弯曲AB 808和弯曲BC 810)发生位置的变化。

图9是重校准系统900的方框图，该重校准系统900用来获得反馈控制系统(诸如上面参考图3-7所描述的反馈控制系统300、400、500、600和700)中的PWM阀308的Pc/DC图的重校准。如图9所示，计算机处理单元(CPU)902被耦合到PWM驱动器306上。例如，在一些实施例中，CPU902可以被结合到压强命令元件302(图3-7)中。占空比控制信号被输出到PWM驱动器306中。在选定的DC值范围内扫描占空比控制信号，通过压强传感器316测量所导致的Pc的变化，压强传感器316提供压强信号给CPU902。CPU 902在选定的时间间隔上对压强信号进行平均(或者，可以使用平均滤波器，诸如图4中的平均滤波器406)，并将Pc/DC图的值存储在存储器(未显示)中，诸如可重新编程的存储器、随机存取存储器等。Pc/DC图的重校准可以在反馈控制系统不被激活的时间间隔内进行。为了减少重校准时间，如果已知DCmin和DCmax不会落在具体的限制(例如，10％和90％)之外，那么可以相应地对DC扫描进行限制。另一种减少重校准时间的方法是，使用较大的步幅直到发现了弯曲为止。在弯曲的区域内，使用较小的步幅，以便获得较大的精度。然后可以由CPU 902计算各弯曲部分之间的斜率。

图10是一个流程图，示出了进行Pc/DC图的重校准的方法1000。从步骤1002开始，CPU 902(图9)产生一个占空比命令扫描(dutycycle commandsweep)。将所述占空比控制扫描传送到PWM驱动器306(图9)中，并执行步骤1004以产生PWM驱动电流。将PWM驱动信号输入到PWM阀308(图9)，并执行步骤1006以产生PWM阀的输出Pc。在步骤1008中，压强传感器316(图9)测量Pc值，并且Pc信号被传送到CPU 902中。在步骤1010中，由CPU 902评估Pc/DC图的各个值，以判断是否需要更多的数据。例如，如果识别出了弯曲，那么可能需要更多的数据以便更好地确定弯曲发生时的DC值。在这种情形中，通过进行附加的占空比命令扫描可以获取弯曲周围的其它的数据点。如果获得了充分的数据，那么所述方法就前进到步骤1012，由CPU 902将Pc/DC重校准存储起来。在步骤1014中，反馈控制系统被更新，如下面所述。

基于上述Pc/DC图的重校准，可以对上面所描述的控制器、补偿器、增益调度表、查找表、切换逻辑处理器、高通和低通滤波器等进行调整，所述调整由CPU 902通过与这些元件的有效连接(未显示)来进行。在一个例子中，限制逻辑处理器408(图4)可以调用DCmax和DCmin的异常逻辑，如上面参考图4所描述的。在这个例子中，CPU 902基于所述重校准来计算DCmax和DCmin的更新值，并将所述更新值提供给限制逻辑处理器408。

在其它实施例中，控制器304(图3-5)、控制器304A、304B(图6和图7)、补偿器504(图5)、切换逻辑处理器(图6)以及高通和低通滤波器(图7)可以包括查找表、增益调度表或其它与处理相关的基于Pc/DC关系得到的存储数据。在这种情形中，CPU 902可以基于所述重校准方法重新计算所述表的值或存储数据，并从而更新这些值。由此根据重校准方法的这些例子，对由所列组件进行的处理过程进行调整。

在另一个例子中，切换逻辑处理器602(图6)可以基于弯曲AB 808(图8)和弯曲BC 810(图8)发生处的Pc值调用切换逻辑操作。在这种情形中，CPU 902可以基于所述重校准来重新计算这些Pc值，并为切换逻辑处理器602所进行的切换逻辑操作更新Pc值。

在另一个例子中，高通滤波器702和低通滤波器704(图7)可以具有数字处理器来分别实现高通和低通频率滤波器。可以根据在Pc/DC图中所找到的斜率和弯曲来选定这些滤波器的截止频率。在这种情形中，CPU 902可以根据所述重校准来重新计算该截止频率，并更新由数字处理器所实现的滤波器的特性。

PWM阀反馈控制系统的实现方法

图11是一个流程图，显示了具有单个控制器的PWM阀反馈控制系统的实现方法1100。使用上面参考图3、4和5所描述的系统、装置、组件和手段来执行下面所描述的步骤1102-1116。在反馈系统领域的技术人员根据本发明可以明白，下面所描述的步骤1102-1116中的一些步骤可以结合起来执行，或者可以有选择地执行。

从步骤1102开始，压强命令信号和压强反馈信号由例如输入处理器或控制器接收。进行下述处理中的一个或多个处理来提供处理过的信号：放大处理、模拟-数字转换处理、以及误差信号计算处理。处理过的信号可以包括单个信号、多个信号(例如，单个处理过的误差信号、或处理过的压强反馈信号以及处理过的压强命令信号)。

在步骤1104中，对处理过的信号可以进行一个或多个补偿处理，以提供补偿过的信号。示例性的补偿处理可以包括：1)线性补偿处理；以及2)非线性补偿处理。在一些实施例中，补偿处理可以包括，至少部分地基于作为占空比控制信号的函数的控制压强Pc的数据测量来实现查找表，其中，在反馈控制系统的开环状态下进行所述数据测量。在一些实施例中，补偿处理可以包括至少部分地基于上述方程2的控制规则α(t)。在一些实施例中，补偿处理可以响应于一个或多个其它的输入信号来进行。例如，所述其它输入信号可以包括：1)表示流体温度的信号，2)表示流体的体积模量的信号，以及3)表示自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。

在步骤1106中，至少部分地根据所述补偿过的信号来提供占空比控制信号。

在步骤1108中，响应于占空比控制信号以及一个或多个选定的占空比限制值，根据限制逻辑处理来修正占空比控制信号。所述限制逻辑处理可以包括下列一个或多个处理：(1)修正控制器的积分处理，以防止积分饱卷；(2)减少积分处理对占空比控制信号的定量影响；(3)防止占空比控制信号上溢和下溢所选定的占空比限制值。如果所选定的占空比限制值没有被超出，那么可以将占空比控制信号提供给下一个步骤1110，而不用修正。否则，将修正过的占空比控制信号提供给步骤1110。

在步骤1110中，根据占空比控制信号提供驱动电流。

在步骤1112中，根据驱动电流在控制压强为Pc下将流体提供给负载。

在步骤1114中，根据控制压强Pc的测量提供压强反馈信号。

在步骤1116中，对压强反馈信号进行平均，并将压强反馈信号的平均值提供给步骤1102。

图12是一个流程图，显示了具有多个控制器的PWM阀反馈控制系统的实现方法1200。可以使用上面参考图6所描述的系统、组件、装置和手段来执行下面所描述的步骤1202-1212。反馈系统领域的技术人员根据本发明可以明白，下面所描述的步骤1202-1212中的一些步骤可以结合起来，或者可以有选择地实现。

从步骤1202开始，压强命令信号和压强反馈信号由例如输入处理器或控制器接收。进行下述处理中的一个或多个处理来提供处理过的信号：缩放处理、模拟-数字转换处理、以及误差信号计算处理。所述处理过的信号可以包括单个信号、多个信号(例如，单个处理过的误差信号、或处理过的压强反馈信号以及处理过的压强命令信号)。

在步骤1204中，根据所述处理过的信号提供多个占空比控制信号。

在步骤1206中，切换逻辑处理器接收多个占空比控制信号和一个或多个其它输入信号。至少部分地根据至少一个其它的输入信号来从多个占空比控制信号中选择所选定的占空比控制信号。所述其它的输入信号可以包括下列信号中的一个或多个信号：(1)压强反馈信号；(2)表示流体特性的信号；(3)表示PWM阀的特性的信号；(4)表示负载特性的信号；以及(5)表示自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。在一个例子中，代表流体特性的信号可以包括代表流体温度的信号。

在步骤1208中，根据步骤1206中选定的占空比控制信号提供驱动电流。

在步骤1210中，根据驱动电流将在控制压强为Pc下的流体提供给负载。

在步骤1212中，测量控制压强Pc，根据所测量的控制压强Pc提供压强反馈信号。将压强反馈信号提供给步骤1202。

图13是一个流程图，显示了具有多个控制器和多个高通及低通滤波器的PWM阀反馈控制系统的实现方法1300。使用上面参考图7所描述的装置和手段来执行下面所描述的步骤1302-1312。反馈系统领域的技的人员根据本发明可以明白，下面所描述的步骤1302-1312中的一些步骤可以结合起来，或者可以有选择地实现。

从步骤1302开始，压强命令信号和压强反馈信号由输入处理器接收。输入处理器可以进行下述一个或多个处理：缩放处理、模拟-数字转换处理、以及误差信号计算处理。输入处理器提供处理过的信号，而处理过的信号可以包括一个或多个信号(例如，一个误差信号、或处理过的压强反馈信号以及处理过的压强命令信号)。

在步骤1304中，多个高通和低通滤波器接收所述处理过的信号，并提供多个占空比控制信号。在一个例子中，高通和低通滤波器可以包括带通滤波器。高通和低通滤波器可以提供至少部分地响应于一个或多个其它输入信号而得到的滤波后的信号。所述其它的输入信号可以包括下列信号中的一个或多个信号：(1)压强反馈信号；(2)表示流体特性的信号；(3)表示PWM阀的特性的信号；(4)表示负载特性的信号；以及(5)表示自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。在一个例子中，代表流体特性的信号可以是代表流体温度的信号。

在步骤1306中，滤波后的信号提供给多个控制器。每个控制器产生一个占空比控制信号，提供给PWM驱动器。

在步骤1308中，PWM驱动器接收占空比控制信号。PWM驱动器将占空比控制信号结合起来，并产生驱动电流。

在步骤1310中，PWM阀接收驱动电流，并根据驱动电流提供控制压强为Pc的流体给负载。

在步骤1312中，压强传感器测量控制压强Pc，并根据所测量的控制压强Pc提供压强反馈信号。根据步骤1302将压强反馈信号提供给输入处理器。

已经描述了本发明性概念的若干实施例。然而，应该明白，可以在不偏离本发明的范围的情况下进行各种修正。例如，应该明白，作为一个模块的一部分来描述的功能通常可以在另一个模块中等价地实现。

因此，应该明白，本发明性概念不受具体说明的实施例限制，只受附属权利要求书的范围限制。该说明书可以提供具有类似于权利要求书中所陈述的特点的例子，但不应该认为，这种类似的特点等同于权利要求书中的那些特点，除非这种同一性对于理解权利要求书的范围是实质性的。在一些情况下，通过使用稍微不同的术语来强调权利要求书中的特点与说明书中的特点之间的预期区别。

Claims (51)

1.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，包括：

a)控制器，用于接收压强命令信号和压强反馈信号，并根据所述压强命令信号和所述压强反馈信号提供占空比控制信号；

b)PWM阀驱动器，与所述控制器耦合，其中，所述驱动器根据所述占空比控制信号提供驱动电流；

c)与所述PWM阀驱动器耦合的PWM阀，其中，所述阀根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体；以及

d)压强传感器，用来测量所述流体的控制压强Pc，其中，所述压强传感器根据所测量的控制压强Pc提供所述压强反馈信号。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，还包括与所述控制器耦合的输入处理器，其中，所述输入处理器接收所述反馈信号和所述压强命令信号，其中，所述输入处理器提供处理过的信号给所述控制器，以及其中，所述输入处理器进行从下列处理中选出来的一个或多个处理：缩放处理、模拟-数字转换处理、以及误差信号计算处理。

3.根据权利要求2所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，还包括与所述输入处理器耦合的补偿器，其中，所述补偿器从所述输入处理器接收处理过的信号，并提供补偿过的信号给所述控制器，以及其中，所述补偿器进行从下列处理类型中选出来的补偿处理：1)线性补偿处理，和2)非线性补偿处理。

4.根据权利要求3所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述补偿处理包括，至少部分地基于所述控制压强Pc的数据测量和所述占空比控制信号来实现查找表，以及其中，在所述反馈控制系统的开环状态下进行所述数据测量。

5.根据权利要求3所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述补偿处理包括至少是部分地基于下列方程得到的控制规则α(t)：

$\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)=\frac{A}{K_{\mathrm{servo}}}\sqrt{\frac{\mathrm{\&rho;}}{2(\mathrm{Pc}\left(t\right)-\mathrm{Pr})}}\left[\mathrm{NLTerm}(K_P(P_{\mathrm{ref}}\left(t\right)-\mathrm{Pc}\left(t\right))+K_i\underset{t_{0i}}{\overset{t}{\&Integral;}}(P_{\mathrm{ref}}\left(\mathrm{\&sigma;}\right)-\mathrm{Pc}\left(\mathrm{\&sigma;}\right))\mathrm{d\&sigma;})\right]$

其中，ρ为流体密度，α(t)为所述非线性控制规则，Pc(t)为时变控制压强，Pr为时变返回压强，K_servo为前进路径增益，A为截面面积，K_p为比例增益，P_ref(t)为参考压强，K_i为积分增益，NLTerm表达式为所述变量Pc(t)和P_ref(t)的非线性函数。

6.根据权利要求3所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述补偿器接收至少一个其它输入信号，并至少部分地根据所述至少一个其它输入信号进行补偿处理。

7.根据权利要求6所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述至少一个其它输入信号从下面类型的信号中选择：1)响应于所述流体温度的信号，2)响应于所述流体的体积模量的信号，以及3)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。

8.根据权利要求1所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，还包括：

e)限制逻辑处理器，其与所述控制器耦合，其中，所述限制逻辑处理器从所述控制器接收所述占空比控制信号，以及其中，所述限制逻辑处理器根据所述占空比控制信号并根据一个或多个选定的占空比限制值来提供限制逻辑控制信号给所述控制器，以及其中，所述控制器响应于所述限制逻辑控制信号来执行下列处理中的一个或多个处理：(1)修正控制器积分处理以防止积分饱卷；(2)减少所述积分处理对所述占空比控制信号的定量影响；(3)防止所述占空比控制信号超出所选定的占空比限制值。

9.根据权利要求8所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，修正所述控制器积分处理的处理过程包括下面的逻辑处理：如果所述占空比控制信号大于选定的最大值，并且所述误差信号大于零，则设置所述控制器积分处理输出为常数。

10.根据权利要求8所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，修正所述控制器积分处理的处理过程包括下面的逻辑处理：如果所述占空比控制信号小于选定的最小值，并且所述误差信号小于零，则设置所述控制器积分处理输出为常数。

11.根据权利要求2所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，还包括与所述压强传感器和所述输入处理器耦合的平均滤波器，其中，所述平均滤波器从所述压强传感器接收所述压强反馈信号，以及其中，所述平均滤波器提供所述压强反馈信号的平均值给所述输入处理器。

12.根据权利要求2所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，根据权利要求28所述的重校准方法修正由所述系统的至少一个组件所执行的处理。

13.根据权利要求3所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，根据权利要求28所述的重校准方法修正由所述系统的至少一个组件所执行的处理。

14.根据权利要求8所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，根据权利要求28所述的重校准方法修正由所述系统的至少一个组件所执行的处理。

15.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，包括：

a)输入处理器，用于接收压强命令信号和压强反馈信号，并根据所述压强命令信号和所述压强反馈信号提供处理过的信号；

b)与所述输入处理器耦合的多个控制器，其中，所述控制器接收所述处理过的信号，以及其中，所述控制器根据所述处理过的信号提供多个占空比控制信号；

c)切换逻辑处理器，该切换逻辑处理器与所述多个控制器耦合，其中，所述控制器接收所述多个占空比控制信号以及至少一个其它的输入信号，其中，所述切换逻辑处理器提供从所述多个占空比控制信号中选出的占空比控制信号，以及其中，至少部分地根据所述至少一个其它的输入信号来选择所述选出的占空比控制信号；

d)PWM阀驱动器，与所述切换逻辑处理器耦合，其中，所述阀驱动器接收所述选出的占空比控制信号并根据所选出的占空比控制信号提供驱动电流；

e)与所述PWM阀驱动器耦合的PWM阀，其中，所述阀接收所述驱动电流，以及其中，所述PWM阀根据所述驱动电流在控制压强为Pc的条件下提供流体；以及

f)压强传感器，用来测量所述流体的控制压强Pc，其中，所述压强传感器根据所测量的控制压强Pc提供所述压强反馈信号。

16.根据权利要求15所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述至少一个其它的输入信号从下列信号中选择：(1)所述压强反馈信号；(2)响应于所述流体特性的信号；(3)响应于所述PWM阀的特性的信号；(4)响应于所述负载特性的信号；以及(5)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。

17.根据权利要求16所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述响应于流体特性的信号包括表示所述流体温度的信号。

18.根据权利要求15所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，根据权利要求28所述的重校准方法修正由所述系统的至少一个组件所执行的处理。

19.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，包括：

a)输入处理器，用于接收压强命令信号和压强反馈信号，并根据所述压强命令信号和所述压强反馈信号提供处理过的信号；

b)与所述输入处理器耦合的多个高通和低通滤波器，其中，所述多个高通和低通滤波器根据所述处理过的信号提供多个滤波后的信号；

c)多个控制器，与所述多个高通和低通滤波器耦合，其中，所述多个控制器根据所述多个滤波后的信号提供多个占空比控制信号；

d)PWM阀驱动器，与所述多个控制器耦合，其中，所述PWM阀驱动器根据所述多个占空比控制信号提供驱动电流；

e)与所述PWM阀驱动器耦合的PWM阀，其中，所述PWM阀根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体给负载；以及

f)压强传感器，用来测量所述流体的控制压强Pc，其中，所述压强传感器根据所测量的控制压强Pc提供所述压强反馈信号。

20.根据权利要求19所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述高通和低通滤波器包含带通滤波器。

21.根据权利要求19所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，还包括与所述多个高通和低通滤波器耦合的至少一个其它的输入，其中，至少部分地根据所述至少一个其它的输入信号来提供所述滤波后的信号，以及其中，所述至少一个其它的输入信号从下面的信号中选出：(1)所述压强反馈信号；(2)响应于所述流体特性的信号；(3)响应于所述PWM阀的特性的信号；(4)响应于所述负载特性的信号；以及(5)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的外部输入信号。

22.根据权利要求21所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，所述响应于流体特性的信号包括表示所述流体温度的信号。

23.根据权利要求19所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统，其中，根据权利要求28所述的重校准方法修正由所述系统的某个组件所执行的处理。

24.一种用于基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统的重校准方法，包含的步骤有：

a)提供包含占空比(DC)值的占空比命令扫描信号；

b)根据所述DC命令扫描信号提供驱动电流；

c)根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体；

d)根据所述DC命令扫描信号测量所述控制压强Pc以获得压强信号数据；

e)评估所述压强信号数据以判断是否需要更多的压强信号数据；

f)如果需要更多的压强信号数据，那么重复步骤a)到e)，否则，前进到步骤g)；

g)存储所述压强信号数据，作为所述DC值的函数；以及

h)根据所存储的压强信号数据，修正由所述基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统的至少一个组件所执行的处理。

25.根据权利要求24所述的重校准方法，进一步包括的步骤有：

i)确定最小占空比的值DCmin，其中，当DC值小于DCmin时，所述控制压强Pc变为常数；以及

j)确定最大DC值DCmax，其中，当DC值大于DCmax时，所述控制压强Pc变为常数。

26.根据权利要求25所述的重校准方法，其中，只对所述DCmin和DCmax之间的DC值进行所述步骤a)到h)。

27.根据权利要求25所述的重校准方法，其中，所述步骤h)包括，根据所述DCmin和DCmax修正所述基于PWM阀的反馈控制系统的限制逻辑处理。

28.根据权利要求24所述的重校准方法，其中，所述至少一个组件从下面的组件中选出：输入处理器、控制器、补偿器、限制逻辑处理器、切换逻辑处理器、高通滤波器和低通滤波器。

29.根据权利要求24所述的重校准方法，进一步包括的步骤有：

k)识别作为DC值的函数的所述压强信号数据中的弯曲；以及

1)对所述弯曲附近的DC值，获得更多的压强信号数据。

30.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，包含的步骤有：

a)根据压强命令信号和压强反馈信号提供占空比控制信号；

b)根据所述占空比控制信号提供驱动电流；

c)根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体给负载；以及

d)根据所述控制压强Pc提供所述步骤a)中的压强反馈信号。

31.根据权利要求30所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，进一步包含的步骤有：

e)根据所述反馈信号和所述压强命令信号提供处理过的信号，其中，所述处理过的信号是由下面处理过程中的至少一个处理过程来处理的：缩放处理、模拟-数字转换处理、误差信号计算处理；以及

f)根据所述处理过的信号提供所述占空比控制信号。

32.根据权利要求31所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，进一步包含的步骤有：

g)补偿所述处理过的信号，其中，所述补偿处理从下列处理类型中选出：1)线性补偿处理，和2)非线性补偿处理；以及

h)根据所述补偿后的信号提供所述占空比控制信号。

33.根据权利要求32所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述补偿处理包括，至少部分地基于所述控制压强Pc的数据测量和所述占空比控制信号来实现查找表，以及其中，在所述反馈控制系统的开环状态下进行所述数据测量。

34.根据权利要求32所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述补偿处理包括至少是部分地基于下列方程得到的控制规则α(t)：

$\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)=\frac{A}{K_{\mathrm{servo}}}\sqrt{\frac{\mathrm{\&rho;}}{2(\mathrm{Pc}\left(t\right)-\mathrm{Pr})}}\left[\mathrm{NLTerm}(K_P(P_{\mathrm{ref}}\left(t\right)-\mathrm{Pc}\left(t\right))+K_i\underset{t_{0i}}{\overset{t}{\&Integral;}}(P_{\mathrm{ref}}\left(\mathrm{\&sigma;}\right)-\mathrm{Pc}\left(\mathrm{\&sigma;}\right))\mathrm{d\&sigma;})\right]$

其中，ρ为流体密度，α(t)为所述非线性控制规则，Pc(t)为时变控制压强，Pr为时变返回压强，K_servo为前进路径增益，A为截面面积，K_p为比例增益，P_ref(t)为参考压强，K_i为积分增益，NLTerm表达式为所述变量Pc(t)和P_ref(t)的非线性函数。

35.根据权利要求32所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述补偿处理至少部分地响应于至少一个其它的输入信号。

36.根据权利要求35所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述至少一个其它输入信号从下面类型的信号中选择：1)响应于所述流体温度的信号，2)响应于所述流体的体积模量的信号，以及3)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的信号。

37.根据权利要求30所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，进一步包含的步骤有：

i)根据限制逻辑处理并根据一个或多个选定的占空比限制值来修正所述占空比控制信号，其中，所述修正处理包括至少一个下列处理：(1)修正控制器积分处理以防止积分饱卷；(2)减少所述积分处理对所述占空比控制信号的定量影响；(3)防止所述占空比控制信号超出所选出的占空比限制值；以及

j)根据所述修正过的占空比控制信号提供所述驱动电流。

38.根据权利要求31所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，进一步包含的步骤有：根据所述控制压强Pc提供压强反馈信号的平均值，以执行所述步骤a)。

39.根据权利要求31所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，根据权利要求24所述的重校准方法修正所述反馈控制方法中的至少一个处理过程。

40.根据权利要求32所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，根据权利要求24所述的重校准方法修正所述反馈控制方法中的至少一个处理过程。

41.根据权利要求37所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，根据权利要求24所述的重校准方法修正所述反馈控制方法中的至少一个处理过程。

42.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，包括：

a)根据压强命令信号和压强反馈信号提供处理过的信号；

b)根据所述处理过的信号提供多个占空比控制信号；

c)至少部分地根据至少一个其它的输入信号来选择占空比控制信号；

d)根据所选择的占空比控制信号提供驱动电流；

e)根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体给负载；以及

f)根据测量的控制压强Pc提供所述步骤a)中的压强反馈信号。

43.根据权利要求42所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述至少一个其它的输入信号从下面的信号中选出：(1)所述压强反馈信号；(2)响应于所述流体特性的信号；(3)响应于所述PWM阀的特性的信号；(4)响应于所述负载特性的信号；以及(5)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的外部输入信号。

44.根据权利要求42所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，根据权利要求24所述的重校准方法修正至少一个处理过程。

45.一种基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，包括：

a)根据压强命令信号和压强反馈信号提供处理过的信号；

b)根据所述处理过的信号提供多个滤波后的信号；

c)根据所述多个滤波后的信号提供多个占空比控制信号；

d)根据所述多个占空比控制信号提供驱动电流；

e)根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体给负载；

f)根据所述控制压强Pc提供所述步骤a)中的压强反馈信号。

46.根据权利要求45所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述步骤b)包括进行带通滤波。

47.根据权利要求45所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，所述滤波后的信号至少部分地响应于至少一个其它输入信号，以及其中，所述至少一个其它的输入信号从下面的信号中选出：(1)所述压强反馈信号；(2)响应于所述流体特性的信号；(3)响应于所述PWM阀的特性的信号；(4)响应于所述负载特性的信号；以及(5)响应于自动变速器系统中的档位的当前档位号的外部输入信号。

48.根据权利要求45所述的基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制方法，其中，根据权利要求24所述的重校准方法修正所述系统中的至少一个处理过程。

49.一种对基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统进行调整的重校准系统，包括：

a)用于提供包含占空比(DC)值的占空比(DC)命令扫描信号的装置；

b)用于根据所述DC命令扫描信号提供驱动电流的装置；

c)用于根据所述驱动电流提供控制压强为Pc的流体的装置；

d)用于根据所述DC命令扫描测量所述控制压强Pc以获得压强信号数据的装置；

e)用于评估所述压强信号数据以判断是否需要更多的压强信号数据的装置；

f)用于存储所述压强信号数据作为所述DC值的函数的装置；以及

g)用于根据所存储的压强信号数据，对由所述基于脉冲宽度调制(PWM)阀的反馈控制系统的至少一个组件所执行的处理过程进行修正的装置。

50.根据权利要求47所述的重校准系统，还包括：

h)用于确定最小占空比的值DCmin的装置，其中，当DC值小于DCmin时，所述控制压强Pc变为常数；以及

i)用于确定最大DC值DCmax的装置，其中，当DC值大于DCmax时，所述控制压强Pc变为常数。

51.根据权利要求49所述的重校准系统，进一步包括：

j)用于识别作为DC值的函数的所述压强信号数据中的弯曲的装置；以及

k)用于对所述弯曲附近的DC值获得更多的压强信号数据的装置。

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