CN103047034A - 一种低怠速控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低怠速控制方法及装置，所述方法包括：获取发动机的转速，如果所述转速符合预设低怠速控制条件，则提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。如此方案，就能实现发动机转速的平滑控制，解决现有技术解决过调问题时出现的调整周期长、调整过程复杂的技术问题。

Description

一种低怠速控制方法及装置

技术领域

本发明涉及控制领域，特别涉及一种低怠速控制方法及装置。

背景技术

在利用PI控制器(比例积分控制，P为比例控制，输出与输入误差信号成比例关系；I为积分控制，积分器对误差进行累计用于消除稳态误差)对发动机进行怠速控制时，一般情况下，在发动机进入稳态后PI控制器能够合理的进行怠速控制，但是，在发动机由启动模式切换为正常工作模式或者发动机从高转速下降到低转速时，发动机转速会降低到低怠速设定值以下一段时间，只有在I控制器积到一定值的时候发动机转速才会上升到低怠速设定值，导致怠速控制过程中出现过调现象，影响司机的正常驾驶。

现有技术中存在以下两种解决方案：

一种是，尽量大的调整I控制器的积分时间，以实现对被控对象的平滑控制，这就会导致整个调节周期过长，不适用于发动机怠速控制。

一种是，利用PID控制器来解决过调现象，在发动机转速下降并快接近低怠速设定值时，让D控制器介入，此时D控制器会抑制发动机转速的下降，当转速等于低怠速设定值时，D控制器退出并将其计算获得的扭矩赋给I控制器作为初始化扭矩，随后利用PI控制器来控制发动机转速。在这种方案中，如果D控制器全程工作，就会加剧被控对象的不稳定性，因此在当被控对象趋于稳定时D控制器应退出工作。这样，就需要一套复杂逻辑来判断何时让D控制器工作、何时让D控制器退出，控制过程较为复杂；另外，加入D控制器后还需要确定D控制器的参数，这就会成倍增加PID参数调整周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低怠速控制方法及装置，用以解决现有技术解决过调问题时出现的调整周期长、调整过程复杂的技术问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种低怠速控制方法，所述方法包括：

获取发动机的转速，如果所述转速符合预设低怠速控制条件，则提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；

控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；

将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

优选的，所述转速符合预设低怠速控制条件包括：

根据所述转速判断发动机的运行状态，如果为起动状态，则判断所述转速是否大于第一预设转速；

如果所述转速大于所述第一预设转速，则判定所述转速符合预设低怠速控制条件。

优选的，所述转速符合预设低怠速控制条件包括：

根据所述转速判定发动机的运行状态，如果为降速状态，则锁存所述转速，并根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件。

优选的，所述根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件，包括：

在所述转速小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₁为第一调整因子；

所述控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降包括：在所述转速小于所述当前怠速设定值时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降。

优选的，所述根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件，包括：

在所述转速不小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₂为第二调整因子；

所述控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降包括：在所述转速小于(E-X)时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；其中，X为预设偏差。

相应地，本发明还提供一种低怠速控制装置，所述装置包括：

提升单元，用于获取发动机的转速，并在所述转速符合预设低怠速控制条件时，提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；

下降单元，用于控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；

输出单元，用于将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

优选的，所述提升单元包括：

第一状态判断单元，用于根据所述转速判断发动机的运行状态，如果为起动状态，则判断所述转速是否大于第一预设转速；

第一转速判断单元，用于在所述转速大于所述第一预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件。

优选的，所述提升单元包括：

第二状态判断单元，用于根据所述转速判定发动机的运行状态，如果为降速状态，则锁存所述转速；

第二转速判断单元，用于根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件。

优选的，所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于所述当前怠速设定值时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₁为第一调整因子。

优选的，所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速不小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于(E-X)时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；X为预设偏差，所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₂为第二调整因子。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：本发明在判断发动机需要进行怠速控制时，提升原始怠速设定值为当前怠速设定值，控制发动机提前进入怠速调节过程，实现发动机转速的平滑控制，方便快捷的解决怠速控制过程中出现的过调现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明低怠速控制方法的流程图；

图2是本发明起动状态时的低怠速控制方法的流程图；

图3a是现有技术在起动状态时的发动机转速曲线示意图；

图3b是本发明在起动状态时的发动机转速曲线示意图；

图4是本发明中降速状态时的低怠速控制方法流程图；

图5a是现有技术在降速状态时的发动机转速曲线示意图；

图5b是本发明在降速状态时的发动机转速曲线示意图；

图6是本发明低怠速控制装置的构成示意图；

图7是本发明中提升单元实施例1的构成示意图；

图8是本发明中提升单元实施例2的构成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种低怠速控制方法和装置，在发动机转速符合预设低怠速控制条件时，依靠发动机本身的转速特性来修正原始怠速设定值(即提升为当前怠速设定值)，然后再控制当前怠速设定值按照预定斜率下降，使发动机提前进入怠速调节过程，就能降低怠速的波动幅度，实现发动机转速的平滑控制，解决怠速控制过程中出现的过调现象，具体可体现为缓解过调程度或者避免过调现象。

参见图1，示出了本发明低怠速控制方法的流程图，可以包括：

步骤101，获取发动机的转速，如果所述转速符合预设低怠速控制条件，则提升原始怠速设定值为当前怠速设定值。

本发明的低怠速控制装置实时监测发动机的运行状态，获取其运行转速，并根据转速判断当前是否需要对发动机进行低怠速控制，如果发动机的转速满足预设低怠速控制条件，则触发启动对发动机进行怠速控制，否则继续监测。

需要说明的是，对应发动机的不同运行状态，例如起动状态、起动后的降速状态，应设置不同的低怠速控制条件，在后续的内容中再对此展开介绍，此处暂不详述。

步骤102，控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配。

步骤103，将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

在步骤101确定发动机需要进行低怠速控制，且修正原始怠速设定值为当前怠速设定值(当前怠速设定值大于原始怠速设定值)之后，在当前怠速设定值的基础上按照预定斜率逐渐下降，直至降为原始怠速设定值，并将这段期间变化的怠速设定值均实时输出至PI控制器，由PI控制器据此来控制发动机转速。提升怠速设定值的目的就是为了让PI控制器提前介入发动机的怠速调节过程，从而降低怠速波动幅度，方便快捷的解决过调现象，即缓解过调程度，且在当前怠速设定值合理时，还能有效避免出现过调现象。

需要说明的是，预定斜率应与发动机的转速下降曲线相匹配，这样才能保证发动机转速的平稳过渡，所谓相匹配可以理解为二者的变化趋势基本一致，且均为变斜率。

本发明技术方案主要是为了解决怠速控制过程中出现的过调现象，可以体现为以下两种具体情况：

一种是发动机为起动状态时，即发动机从起动模式切换到正常运转模式，具体控制过程可参见图2；

一种是发动机为降速状态时，即发动机起动后从高转速下降到低转速，具体控制过程可参见图4。

参见图2，示出了本发明起动状态时的低怠速控制方法的流程图，可以包括：

步骤201，获取发动机的转速，根据所述转速判断发动机的运行状态。

作为本发明确定发动机工作状态的一种实现方式，可以通过发动机转速来确定，如果发动机转速低于预定转速(例如600r/min)，则认为其正在起动，为起动状态。

步骤202，判断所述转速是否大于第一预设转速，如果大于，则执行步骤203，否则继续监测获取发动机的转速，并与第一预设转速比较；

步骤203，如果所述转速大于所述第一预设转速，则判定所述转速符合预设低怠速控制条件，将原始怠速设定值提升为当前怠速设定值。

步骤204，控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，并将所述当前怠速设定值下降为所述原始怠速设定值过程中的变化低怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

参见图3a和3b所示对比曲线图，图3a为现有技术未修正怠速设定值时的发动机转速曲线，图3b为本发明修正怠速设定值时的发动机转速曲线。

由图3a可知，PI控制器按照原始怠速设定值F对发动机进行怠速控制，在t1～t2时间段内出现了转速过调现象，参见图中示出的转速R1，可知R1＜F，这在发动机转速控制过程中是不允许出现的。相应地，可参见利用本发明技术方案进行怠速控制后的曲线示意图，实时监测发动机的转速直至不小于R2时，将原始怠速设定值F提升为当前怠速设定值E，使PI控制器提前介入转速控制，然后使E按照预定斜率(为变斜率)下降，直至下降到F，这样PI控制器就可以利用这期间变化的低怠速设定值来控制发动机转速。与图3a相比，本发明的下降曲线更为平滑，且解决了过调现象，未出现转速低于F的情况。

参见图4，示出了本发明降速状态时的低怠速控制方法的流程图，可以包括：

步骤301，获取发动机的转速，根据所述转速判断发动机的运行状态。

同样的，本步骤亦可根据发动机转速确定发动机的运行状态，如果发动机转速不低于预定转速(例如600r/min)，并且检测到转速在不断降低，则判定为起动后的降速状态。

步骤302，如果发动机处于降速状态，则锁存其转速，并判断所述转速是否小于第二预设转速，如果小于，则执行步骤303，否则执行步骤305；

步骤303，如果所述转速小于所述第二预设转速D，则判定所述转速符合预设低怠速控制条件，将原始怠速设定值F提升为当前怠速设定值E。其中，E＝[(C-F)/K₁]+F。

步骤304，继续监测发动机转速，并判断所述转速是否小于当前怠速设定值E，如果小于，则控制E按照预定斜率下降到F，并将下降过程中变化的低怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速；如果不小于，则继续监测发动机转速直至小于E。

步骤305，如果所述转速不小于所述第二预设转速，则判定所述转速符合预设低怠速控制条件，将原始怠速设定值F提升为当前怠速设定值E。其中，E＝[(C-F)/K₂]+F。

步骤306，继续监测发动机转速，并判断所述转速是否小于(E-X)，如果小于，则控制E按照预定斜率下降到F，并将下降过程中变化的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速；如果不小于，则继续监测发动机转速直至小于(E-X)。

参见图5a和5b所示对比曲线图，图5a为现有技术未修正怠速设定值时的发动机转速曲线，图5b为本发明修正怠速设定值时的发动机转速曲线。

由图5a可知，PI控制器按照原始怠速设定值F对发动机进行怠速控制，在t1～t2时间段内出现了转速过调现象，参见图中示出的转速R1，可知R1＜F，这在发动机转速控制过程中是不允许出现的。相应地，可参见利用本发明技术方案进行怠速控制后的曲线示意图，使PI控制器提前介入发动机的转速控制过程，按照预定斜率(为变斜率)使E下降，直至下降到F，这样PI控制器就可以利用这期间变化的低怠速设定值来控制发动机转速。与图5a相比，本发明的下降曲线更为平滑，且解决了过调现象，未出现转速低于F的情况。

下面对图4所示方案中出现的参数的选取条件进行简单介绍。

步骤303中当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F，选择第一调整因子的条件如下：

当发动机转速下降且低于第二预设转速D时，可以计算出需要提升的发动机低怠速值，即原始怠速设定值与当前怠速设定值间的偏差值，

Y＝(C-F-G)/K₁，其中，Y为偏差值，C为发动机当前转速，F为原始怠速设定值，G为确认转速下降的时间段内转速的下降值(避免将发动机抖动出现的转速下降判定为本发明的降速状态，故需监测一段时间内的发动机转速变化情况，G即为该段时间内发动机的转速下降值)，Y需要满足以下条件：

1)Y＜C-F-G；

2)从(Y+F)下降到F时，PI控制器中的I控制器能基本保持在一恒值范围内变化不大；

3)Y要尽可能的大，以预留出I积分时间。

根据上述三个条件即可确定出第一调整因子K₁的取值范围，例如可以取为1.5。

步骤305中当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F，选择第二调整因子的条件如下：

当发动机转速下降且高于第二预设转速D时，可以计算出需要提升的发动机低怠速值，即原始怠速设定值与当前怠速设定值间的偏差值，

Y＝(C-F-G)/K₂，其中，Y为偏差值，C为发动机当前转速，F为原始怠速设定值，G为确认转速下降的时间段内转速的下降值，Y需要满足以下条件：

1)Y＜C-F-G；

2)C要考虑最大值/最小值，即从发动机最高转速和D转速下降时对应的情况；

3)Y要尽可能的小，以减小油耗；

4)当从D转速下降时，从(Y+F)下降到F时，PI控制器中的I控制器能基本保持在一恒值范围内变化不大；需要说明的是，从Y下降到F这段时间是可以依据转速下降特性计算出来的。

根据上述三个条件即可确定出第二调整因子K₂的取值范围，例如可以取为3。

步骤306中在转速小于(E-X)时，控制E按照预定斜率下降到F，选择偏差X的条件如下：

当发动机转速从高于第二预设转速D下降时，会形成一个比较大的转速减速度，当转速到达提升后的低怠速E后，PI控制器开始输出正值，干预转速下降，负反馈PI控制器输出干预值时的主要依据就是偏差值。当转速低于E时，I积分器开始由0累积输出正值，P控制器持续输出正值，当转速到达(E-X)时，I积分器累积值加P控制器输出值，以克服掉转速下降减速度并按照既定的低怠速值开始跟随。

参见图6，示出了本发明低怠速控制装置的示意图，可以包括：

提升单元401，用于获取发动机的转速，并在所述转速符合预设低怠速控制条件时，提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；

下降单元402，用于控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；

输出单元403，用于将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

进一步地，与图2所示方法示例相对应的，本发明还提供了提升单元401的两种具体实现方式，参见图7，示出了提升单元实施例1的示意图，包括：

第一状态判断单元501，用于根据所述转速判断发动机的运行状态，如果为起动状态，则判断所述转速是否大于第一预设转速；

第一转速判断单元502，用于在所述转速大于所述第一预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件。

进一步地，与图4所示方法示例相对应的，参见图8，示出了提升单元实施例2的示意图，包括：

第二状态判断单元601，用于根据所述转速判定发动机的运行状态，如果为降速状态，则锁存所述转速；

第二转速判断单元602，用于根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件。

其中，

所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于所述当前怠速设定值时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₁为第一调整因子。

或者，

所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速不小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于(E-X)时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；X为预设偏差，所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₂为第二调整因子。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种信息推送方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低怠速控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取发动机的转速，如果所述转速符合预设低怠速控制条件，则提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；

控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；

将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转速符合预设低怠速控制条件包括：

根据所述转速判断发动机的运行状态，如果为起动状态，则判断所述转速是否大于第一预设转速；

如果所述转速大于所述第一预设转速，则判定所述转速符合预设低怠速控制条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转速符合预设低怠速控制条件包括：

根据所述转速判定发动机的运行状态，如果为降速状态，则锁存所述转速，并根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件，包括：

在所述转速小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₁为第一调整因子；

所述控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降包括：在所述转速小于所述当前怠速设定值时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件，包括：

在所述转速不小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₂为第二调整因子；

所述控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降包括：在所述转速小于(E-X)时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；其中，X为预设偏差。

6.一种低怠速控制装置，其特征在于，所述装置包括：

提升单元，用于获取发动机的转速，并在所述转速符合预设低怠速控制条件时，提升原始怠速设定值为当前怠速设定值；

下降单元，用于控制所述当前怠速设定值按照预定斜率下降，所述预定斜率与发动机的转速下降曲线相匹配；

输出单元，用于将下降过程中的怠速设定值实时输出至PI控制器，以使所述PI控制器按照输出的所述怠速设定值控制发动机的转速。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述提升单元包括：

第一状态判断单元，用于根据所述转速判断发动机的运行状态，如果为起动状态，则判断所述转速是否大于第一预设转速；

第一转速判断单元，用于在所述转速大于所述第一预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述提升单元包括：

第二状态判断单元，用于根据所述转速判定发动机的运行状态，如果为降速状态，则锁存所述转速；

第二转速判断单元，用于根据第二预设转速判断所述转速符合预设低怠速控制条件。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于所述当前怠速设定值时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₁]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₁为第一调整因子。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述第二转速判断单元，具体用于在所述转速不小于所述第二预设转速时，判定所述转速符合预设低怠速控制条件；则

所述下降单元，具体用于在所述转速小于(E-X)时，控制所述当前怠速设定值按照所述预定斜率下降；X为预设偏差，所述当前怠速设定值E＝[(C-F)/K₂]+F；其中，F为原始怠速设定值，C为发动机转速，E为当前怠速设定值，K₂为第二调整因子。

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