CN102953842B - 一种电子节气门的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子节气门的控制方法，包括：获得节气门的当前开度和目标开度；当当前开度与目标开度差值的绝对值大于第一预设值时，采用恒定的PWM信号对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置；当当前开度与目标开度差值的绝对值小于或等于第一预设值，且大于或等于第二预设值时，采用PD控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置，同时减小超调；当当前开度与目标开度差值的绝对值小于第二预设值时，采用PID控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置。本发明能够兼顾达到更佳的跟随性和稳定性，以及防止了超调的情况。

Description

一种电子节气门的控制方法
技术领域
本发明属于电子节气门控制领域，具体涉及一种电子节气门的控制方法。
背景技术
电子节气门已成为车辆上重要的部件，其可根据驾驶员愿望、排放、油耗和安全需求，使节气门快速准确地控制在最佳开度，并可设置多种控制功能来改善驾驶安全性和舒适性。
然而，由于电子节气门是一个存在非线性时变阻尼特性的系统，因此在其控制中存在以下难点：
一方面：由于电子节气门具有正向和反向控制要求，而且由于节气门阀片受到复位弹簧、摩擦力以及外界气流扰动等因素的影响，使得节气门阀片受力变得复杂，增加了控制难度；
另一方面，节气门作为发动机要求精确控制的一个部件，对其开度控制的精确度具有很高要求，而其自身又存在机械特性的限制，如老化、磨损等因素影响。
因此，电子节气门由于其结构特点和工作环境等因素影响而难以准确控制。
发明内容
为解决现有电子节气门控制过程中存在的上述技术问题，提供了一种能够保持节气门阀片快速跟随、更稳定且防止超调的电子节气门的控制方法。
本发明的技术方案是：
一种电子节气门的控制方法，包括：
获得节气门的当前开度和目标开度；
当当前开度与目标开度差值的绝对值大于第一预设值时，采用恒定的PWM信号对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置；
当当前开度与目标开度差值的绝对值小于或等于第一预设值，且大于或等于第二预设值时，采用PD控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置，同时减小超调；
当当前开度与目标开度差值的绝对值小于第二预设值时，采用PID控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置。
进一步，所述PD控制方法中的比例控制参数P和微分控制参数D根据节气门阀片当前所处位置以及节气门阀片的跟随情况确定。
进一步，所述PID控制方法中的比例控制参数P、积分控制参数I和微分控制参数D根据节气门阀片当前所处位置以及节气门阀片的跟随情况确定。
进一步，所述节气门阀片当前所处位置通过节气门位置传感器实时测得。
进一步，所述节气门位置传感器为无触点的双电位计式传感器。
进一步，所述目标开度是根据油门踏板移动量和油门踏板变化率解析得到节气门开度的基本期望值，并通过获取发动机转速、档位、节气门阀片当前所处位置信号对该节气门开度的基本期望值进行修正来获得的。
进一步，所述第一预设值的范围是15°至25°。
进一步，所述第二预设值的范围是5°至14°。
本发明的优点：本发明的电子节气门的控制方法，包括：获得节气门的当前开度和目标开度；当当前开度与目标开度差值的绝对值大于第一预设值时，采用恒定的PWM信号对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置；当当前开度与目标开度差值的绝对值小于或等于第一预设值，且大于或等于第二预设值时，采用PD控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置，同时减小超调；当当前开度与目标开度差值的绝对值小于第二预设值时，采用PID控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置。
从以上技术方案可知，本发明电子节气门的控制方法，通过将当前开度与目标开度差值的绝对值划分为三段区间，并针对每一区间段采用相应的控制策略，从而使得本发明的电子节气门的控制方法能够兼顾达到更佳的跟随性和稳定性，以及防止了超调的情况。
附图说明
图1为本发明电子节气门的控制方法提供的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的电子节气门的控制方法，包括：
步骤11：获得节气门的当前开度和目标开度；
可以理解的是，该步骤中节气门的当前开度和目标开度对于本领域技术来说，是很容易获取的，例如当前开度可通过节气门位置传感器（该节气门位置传感器安装在节气门内）自学习得到的自然开度值和全关开度值，以及通过节气门位置传感器实时测得的节气门阀片当前所处位置，再根据现有公式计算当前开度；目标开度可根据油门踏板移动量和油门踏板变化率解析得到节气门开度的基本期望值，并通过获取发动机转速、档位、节气门阀片当前所处位置信号对该节气门开度的基本期望值进行修正来获得的。当然，以上只提到了现有技术中获取节气门当前开度和目标开度的一种方式，事实上，现有技术还包括其它的获取节气门当前开度和目标开度方法，在此不做一一说明，在此仅需说明的是，任一种获得节气门的当前开度和目标开度（包括现有技术）均属于本发明的保护范围之内。
步骤12：根据步骤11获得的节气门当前开度和目标开度计算当前开度和目标开度的差值的绝对值△X；
步骤13：当当前开度和目标开度差值的绝对值△X大于第一预设值Y1时，采用恒定的PWM信号对节气门阀片进行控制（相当于直接给节气门在正或反方向一个力，让节气门阀片快速跟随），从而使得节气门阀片能够快速达到目标开度位置；
可以理解的是，上述提到的采用恒定的PWM信号，其具体的PWM信号可针对不同的电子节气门进行实验标定具体确定。
步骤14：当当前开度和目标开度差值的绝对值△X小于或等于第一预设值Y1，且大于或等于第二预设值Y2时，采用PD控制方法得出PWM信号（即在保证跟随速度的同时减少节气门机械惯性的影响），进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片能够快速达到目标开度位置；
可以理解的是，上述提到的采用PD控制方法从而控制PWM信号的值可指，根据节气门阀片所需达到的跟随情况以及节气门阀片当前所处位置具体确定比例控制参数P和微分控制参数D的值，从而进一步确定PWM信号的值。
步骤15：当当前开度和目标开度的绝对值△X小于第二预设值Y2时，采用PID控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片能够快速、精确平稳的达到目标开度位置。
可以理解的是，上述提到的采用PID控制方法从而控制PWM信号的值是指，根据节气门阀片所需达到的跟随情况（例如跟随性以及平稳性的综合效果）以及节气门阀片当前所处位置具体确定比例控制参数P、积分控制参数I和微分控制参数D的值，从而进一步确定PWM信号的值。
可以理解的是，上述PWM信号可知PWM占空比。
在此需说明的是，上述第一预设值的范围是15°至25°；上述第二预设值的范围是5°至14°。
可以理解的是，上述节气门阀片当前所处位置通过节气门位置传感器实时测得，优选地，所述节气门位置传感器采用无触点的双电位计式传感器，目的是，提高节气门的控制精确性。
采用本发明的上述电子节气门的控制方法，即通过将当前开度和目标开度差值的绝对值划分为三段区间，并针对每一区间段采用相应的控制策略，从而使得本发明的电子节气门的控制方法能够兼顾达到更佳的跟随性和稳定性，以及防止了超调的情况。
为了使得本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过一实施例的形式具体描述：
获得节气门的当前开度和目标开度；
当当前开度和目标开度差值的绝对值大于18°时，采用恒定的PWM占空比对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片能够快速达到目标开度位置；
当当前开度和目标开度差值的绝对值小于或等于18°，且大于或等于10°时，采用PD控制方法得出PWM占空比，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片能够快速达到目标开度位置，同时减少超调，其中PD控制方法的比例控制参数P和微分控制参数D根据节气门阀片所需达到的跟随情况以及该节气门阀片当前所处位置具体确定，例如，当该节气门阀片当前所处位置处于10°时，根据当前情况将P值设置为Y1，而当该节气门阀片当前所处位置处于50°时，也要对应一个P和D值，此时需要适当的增加P值才可以达到与10°时同样的跟随效果。之所以有这样的变化趋势，是因为随着节气门开度的增加，复位弹簧的拉伸程度越大，故节气门所受的复位拉力越大，从而需要适当的增加输出给节气门电机的电流，即适当的增加PWM占空比。可以理解的是，上述PD控制方法的比例控制参数P和微分控制参数D可以参照上述例子确定，当然，由于通过合理确定比例控制参数P和微分控制参数D而使得节气门阀片能够快速达到目标开度位置，对于本领域技术人员来说是容易实现的，因此在此不做详细叙述。
当当前开度与目标开度差值的绝对值小于10°时，采用PID控制方法得出PWM占空比，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片能够快速达、精确平稳的达到目标开度位置，其中PID控制方法的比例控制参数P、积分控制参数I和微分控制参数D根据节气门阀片所需达到的跟随性以及平稳性的综合效果以及该节气门阀片当前所处位置具体确定。同理，上述PID控制方法中参数的具体确定方法可以通过实验标定得到，由于对于本领域技术人员是容易实现，因此在此不做具体说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电子节气门的控制方法，其特征在于，包括：
获得节气门的当前开度和目标开度；
当当前开度与目标开度差值的绝对值大于第一预设值时，采用恒定的PWM信号对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置；
当当前开度与目标开度差值的绝对值小于或等于第一预设值，且大于或等于第二预设值时，采用PD控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置，同时减小超调；
当当前开度与目标开度差值的绝对值小于第二预设值时，采用PID控制方法得出PWM信号，进而对节气门阀片进行控制，从而使得节气门阀片达到目标开度位置。
2.根据权利要求1所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述PD控制方法中的比例控制参数P和微分控制参数D根据节气门阀片当前所处位置以及节气门阀片的跟随情况确定。
3.根据权利要求1所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述PID控制方法中的比例控制参数P、积分控制参数I和微分控制参数D根据节气门阀片当前所处位置以及节气门阀片的跟随情况确定。
4.根据权利要求2或3所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述节气门阀片当前所处位置通过节气门位置传感器实时测得。
5.根据权利要求4所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述节气门位置传感器为无触点的双电位计式传感器。
6.根据权利要求1至3任一项所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述目标开度是根据油门踏板移动量和油门踏板变化率解析得到节气门开度的基本期望值，并通过获取发动机转速、档位、节气门阀片当前所处位置信号对该节气门开度的基本期望值进行修正来获得的。
7.根据权利要求1至3任一项所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述第一预设值的范围是15°至25°。
8.根据权利要求1至3任一项所述的电子节气门的控制方法，其特征在于，所述第二预设值的范围是5°至14°。
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