CN104213997B - 共轨压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种共轨压力控制方法，本发明针对现有电控柴油机燃油系统轨压控制技术存在的缺陷，提供了一种新的燃油系统共轨压力控制方法，为满足复杂工况下轨压控制稳动态性能要求，采用一种模糊自适应PID控制方法来代替普通的PID控制方法，可根据发动机工况与共轨压力变化阶段判断，对PID各增益的变化进行一个统筹的安排与联合的考量，以达到高精度轨压控制效果。同时采用了一种共轨压力PID积分分离的方法来从根本上解决积分饱和现象，消除积分饱和带来的共轨压力控制动态性能恶化。

Description

共轨压力控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机中的控制方法，尤其是一种用于在内燃机燃油喷射系统里使用的共轨压力的控制方法。

背景技术

随着能源危机日益严重与排放法规不断提高，电控共轨技术已成为柴油机行业的必然趋势，它的开发成功是汽车工业的一次革命性突破。相对于常规的柴油电控喷射系统，共轨燃油系统的两个基本任务，压力的产生和供油计量在时间、位置和功能上进行了分离，压力产生和供油量基本实现了与喷油过程无关，从而使得燃油系统具有更大的柔度，可自由调整每缸的喷油量和喷油始点，能实现预喷射、Δ喷射、靴型喷射、快速停喷、后喷射、多段喷射等复杂喷油规律。因此，电控高压共轨系统是柴油机节能减排、满足我国国五及以上排放标准的最重要技术路线。

众所周知，在发动机运行时，燃油喷射系统的性能是确定发动机性能的一个重要因素，而现在最有前途的共轨燃油喷射系统，此系统在共轨管内产生高压，并连续的把高压燃油喷入到发动机中去。共轨系统包括轨管。共轨压力传感器、共轨供油泵、供油泵控制阀以及喷油器等结构。在柴油发动机高压共轨系统中，共轨压力控制及其重要，现有对共轨管腔内压力(即轨压)控制采用的是PID(P-I-D即：比例-积分-微分)类型的控制策略。具体的说，一般使用前馈控制加PID反馈控制的方法，来使得实际的共轨压力达到目标要求。前馈控制分量采用参考控制图表的方法或是使用建模的方法获得，而反馈控制，则在基础PID控制之上，增加变PID增益的方法或是加入智能PID控制算法，以达到更好的控制效果。

在共轨喷油系统中，对共轨管腔内压力(即轨压)进行控制，使其稳定是及其重要的。共轨压力波动，则喷油准确性与稳定性将变差，排放、油耗以及动力性能均会受到影响，严重甚至会产生发动机停机的现象。共轨压力控制技术就是解决稳定控制轨压的问题。

中国专利CN102192033A用于控制柴油发动机的高压共轨系统的设备和方法中，公开了一种轨压控制方法。该控制系统包括一个带有观测器的前馈控制部分和PID反馈控制部分，其前馈控制分量由控制模型输出决定，而控制模型则根据观测器得到的观测量来配置，其反馈控制则为带有一个控制系数的基本PID控制。

中国专利CN101968018A柴油机喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法中，也采用了PID反馈控制，并对微分项做了模糊化处理。

中国专利200810003281.0燃料喷射压力控制器公开了一种轨压控制与参数学习修正方法。该控制系统也包括一个前馈控制与一个PID反馈控制功能，其前馈控制分量可参照控制图表获得，并且在怠速工况可通过学习，来修正此控制图表，以达到更好的前馈控制效果；其反馈控制采用PID增益(参数)可变的方法，具体的，比例增益对共轨压力的差值具有不同的敏感度，共轨压力差越大，比例增益变化越大；而共轨压力变化率则可表示积分作用强度的增益积分量。特别的，专利中还提到了一种缓解积分饱和现象的方法，即在学习结束后，可变窄积分项的控制范围，以防止产生由轨压快速变化导致的发动机停机。

但是，以上的共轨压力控制方法，不能达到在复杂工况下对任何燃油喷射系统均达到高精确度控制轨压的效果。例如，在共轨系统每个原件都采用大批量生产的情况下，各种控制元器件如供油泵，供油泵控制阀、ECU(电子控制单元)以及喷油器等电脑特性，在一定程度上常常产生个体差异，尤其在供油泵控制阀中，其阀孔板大小，弹簧推力等方面，容易产生个体差异。在大批量生产的情况下，不可能考虑所有这些产品的差异，并设计相应的控制表格或是模型对其进行控制，因此，也做不到对轨压进行高精确度的控制。如中国专利CN102192033A公开方法，对前馈控制进行了改进，但是此方法虽然用模型代替了标定量，减少了标定工作，且前馈量可根据观测器参数而变化，但是其控制效果依赖于模型准确性，且由于PID反馈分量参数不能自适应，因此当柴油机特性变化或是存在个体差异时，其稳动态控制效果变差。而中国专利CN101968018A公开的方法，则对PID反馈控制进行了改进，但是，其只对算法中的微分项做了模糊化处理，虽然在一定程度上提高了鲁棒性，也不能适应复杂工况的控制需求，控制效果并非精确。中国专利200810003281.0对前馈分量进行了自学习修正，以达到更好的前馈控制效果，并在基础PID控制，采用PID增益(参数)可变的方法，其比例增益对共轨压力的差值具有不同的敏感度，而共轨压力变化率则可表示积分作用强度的增益积分量。此方法能在一定程度上弥补各个元器件的个体差异，使得轨压偏差变小，但是由于此方法仅分别考虑了轨压差与轨压变化率对比例与积分增益的影响，对于复杂情况下多变的轨压变化状态，并没有对PID各增益的变化进行一个统筹的安排与联合的考量，因此，在复杂工况下，其轨压控制性能仍不能得到很好的满足。

中国专利200810003281.0还提到了一种缓解积分饱和现象的方法，所谓的积分饱和现象，具体的说，在车辆工况切换时，如驾驶员快速压下油门并放松油门的加减速工作，那么共轨压力将快速增加，然后快速减少，此时在具有PID调节的反馈控制情况下，增益中的积分增益在轨压负侧(即沿着压力减少方向)上达到过渡饱和的状态，因此，当实际轨压达到目标轨压后，由于积分调节仍然处于轨压调节负侧，起到了反作用，实际轨压会依然脱离目标轨压，继续上升或下降。在高轨压时，积分饱和会导致限压阀冲开故障；而在低轨压时，则会引起轨压下降到喷油下限，使得喷油失败发动机停机。其对共轨系统危害很大。中国专利200810003281.0通过对前馈分量的自学习，在学习结束后，以前馈分量的值弥补反馈积分量的值，可变窄积分项的控制范围，这样，可使得积分饱和程度减弱，缓解了积分饱和产生的危害。其缺点则在于，虽然此方法缓解了积分饱和现象，但是其不能消除此现象带来的危害，在车辆工况大幅度变化与切换时，其动态控制性能仍不能得到很好的满足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种共轨压力控制方法，即一种智能自适应控制方法来满足柴油机共轨系统中轨压控制性能的要求。本发明采用的技术方案是：

一种共轨压力控制方法，包括下述步骤：

S1.定义输入变量为轨压差和轨压差的微分，输出变量为PID的比例Kp，积分Ki，微分Kd三个参数；计算获取共轨管的轨压差和轨压差的微分；

S2.确定输入变量轨压差和轨压差的微分的测量范围，并把两个输入变量值分别量化为[-N，N]中的一个连续值，[-N，N]为模糊控制的模糊论域；

S3.把上述模糊论域离散化为[-N，-N+1，……，N-1，N]个整数，为每个整数匹配一个语言描述；本发明使用的语言描述为[负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(ZS)、正中(ZM)、正大(ZB)]。

S4.为语言描述选择合适的隶属度函数，并根据隶属度函数把各输入变量中的[-N，-N+1，…..，N-1，N]个整数，模糊化为对应的模糊子集；

S5.确定输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三个参数的模糊论域与语言描述；本发明输出变量的模糊论域及语言描述与输入变量相同。

S6.根据标定经验与专家知识库来确定模糊规则，使得相对于各输入变量轨压差和轨压差的微分，各输出变量选取合适的语言描述能够获得精确的综合控制效果，把这些模糊规则整理成表格，则成为了模糊规则表；

S7.把两个输入变量的[-N，-N+1，…..，N-1，N]对应的各模糊子集输入模糊规则表，并对模糊规则进行模糊推理，得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的模糊子集；

S8.对输出三个参数的模糊子集进行重心法解模糊，可得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的量化值，把量化值填入表中，即得到模糊查询表L；

S9.当输入轨压差和轨压差的微分时，把输入变量轨压差与轨压差的微分先限幅，后量化为[-N，N]中的一个连续值；

S10.根据上一步所得，对模糊查询表L使用查表算法如线性插值算法得出比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的模糊输出量化值；并根据发动机所处工况进行缩放处理，得到与当前工况相适应的PID输出三参数真实值；

S11.根据步骤S10所计算得到的PID输出三参数Kp、Ki、Kd真实值，计算轨压PID调节修正量。

具体地，轨压PID调节修正量APCrrPID(k)＝APCrrP(k)+APCrrI(k)+APCrrD(k)；其中，

比例调节泵油角修正值APCrrP(k)＝K_pC(k)，其中，k代表这是第k次进行PID计算，C(k)是代表此次计算的轨压差；

积分调节泵油角累加修正值 $\mathrm{APCrrI}\left(k\right)=K_i\underset{m=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}C\left(m\right)=\mathrm{\ΔAPCrrI}\left(k\right)+K_i\underset{m=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}C\left(m\right),$ 其中，ΔAPCrrI(k)＝K_iC(k)，代表本次计算得到的积分调节泵油角修正值；C(m)代表第m次计算的轨压差；而总的积分调节泵油角累加修正值APCrrI(k)则为前k次积分调节泵油角修正值的求和；

微分调节泵油角修正值APCrrD(k)＝K_dCC(k)，其中CC(k)为此次计算的轨压差的微分。

进一步地，所述共轨压力控制方法，还包括积分分离控制的方法，具体为：当发动机工况处于允许进入轨压阶段判断时，根据轨压差与轨压差的微分对轨压阶段进行判断；当轨压处于突升或突降阶段时，开启积分分离控制；此时APCrrI(k)设为趋向于0，或为前k-1次积分调节泵油角累加修正值，或趋向于一个给定的量；在进入积分分离控制后，当轨压进入缓升或是缓降阶段时，关闭积分分离控制。

进一步地，所述根据轨压差与轨压差的微分对轨压阶段进行判断，具体包括：轨压阶段初始化为稳定阶段，相隔一个时间间隔后，进行：

判断当前轨压差是否大于第一阈值，若是，则判定轨压下一阶段为上升阶段；若否则进入当前轨压差是否小于负的第一阈值的判断；

判断当前轨压差是否小于负的第一阈值，若是，则判定轨压下一阶段为下降阶段；若否，则结束此次轨压阶段判断计算；

当轨压处于上升阶段时，判断轨压差绝对值是否小于第二阈值，若是，则表示轨压在下一阶段重回稳定阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；若否，则进一步判断轨压差微分的绝对值是否大于第三阈值，若是，则判定轨压下一阶段为突升阶段，若否则判定轨压下一阶段为缓升阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；

当轨压处于下降阶段时，判断轨压差绝对值是否小于第二阈值，若是，则表示轨压在下一阶段重回稳定阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；若否，则进一步判断轨压差微分的绝对值是否大于第三阈值，若是，则判定轨压下一阶段为突降阶段，若否则判定轨压下一阶段为缓降阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；

所述第一阈值大于第二阈值。

所述允许进入轨压判断的发动机工况包括发动机无重大故障时除发动机停机与启动工况之外的运转工况。

本发明的优点：本发明针对现有电控柴油机燃油系统轨压控制技术存在的缺陷，提供了一种新的燃油系统共轨压力控制方法，为满足复杂工况下轨压控制稳动态性能要求，采用一种模糊自适应PID控制方法来代替普通的PID控制方法，可根据发动机工况与共轨压力变化阶段判断，对PID各增益的变化进行一个统筹的安排与联合的考量，以达到高精度轨压控制效果。同时采用了一种共轨压力PID积分分离的方法来从根本上解决上面提到的积分饱和现象，消除积分饱和带来的共轨压力控制动态性能恶化。

附图说明

图1是高压共轨燃油系统结构简图。

图2是轨压PID控制计算模块逻辑总图。

图3是前置条件计算流程图。

图4是轨压阶段判断流程图。

图5是轨压PID参数模糊计算的模糊化流程图。

图6是轨压PID参数模糊计算的模糊查表流程图。

图7是轨压PID参数模糊计算的解模糊流程图。

图8是PID补偿值计算流程图。

图9是轨压积分分离流程图。

图10是轨压积分分离运作示意图。

图11是模糊规则表示意图。

图12是二维模糊查询表L。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是高压共轨燃油系统结构简图。图中燃油从带有粗滤器的油箱1中吸入至燃油精滤器2，其中一部分燃油在高压油泵3的柱塞腔加压形成高压燃油并从油泵出油阀口流经高压油管汇集入共轨管5，为喷油器7的高压喷射提供稳定持续的高压燃油源，多余部分从油泵上的溢流阀处与喷油器7回油一起流回油箱1；高压燃油从共轨管5经高压油管分别流向各缸的喷油器7；喷油器7根据电子控制单元(ECU)8输出的脉冲给定时刻和给定宽度，按特征喷射特性将燃油喷入发动机各缸的燃烧室中。共轨管5一端安装有轨压传感器6，实时监控共轨管5内的轨压情况，当轨压超过允许的最大值时，泄压阀4打开，共轨管内的轨压迅速降低到安全范围内，以保证整个系统的安全。共轨系统的电子控制单元8采集各个传感器实时检测的柴油机和共轨系统状态参数，通过内置的控制策略及存储数据发出精确的电流脉冲信号，并使对应的共轨泵电磁阀、喷油器电磁阀等产生电磁力，以驱动对应的执行器进行动作，使供油量、轨压、喷油角度和喷油量按需求进行反馈调节。共轨喷油系统所采用的传感器9包括：转速传感器，共轨压力传感器，冷却液温度传感器，燃油温度传感器，曲轴转角传感器(或凸轮轴转角传感器)，加速踏板传感器等多种，有的发动机上还装有：车速传感器，空气流量传感器，大气压力传感器，增压压力传感器，大气温度传感器等其他传感器。电子控制单元8的执行器驱动信号10包括：喷油器电磁阀和高压油泵电磁阀驱动信号。

在本实施例中，电子控制单元(ECU)8起着共轨燃油压力控制器的作用。EUC8是公认的微型计算机，它根据各个传感器信号来掌握发动机的工作状态和驾驶员需求，并通过泵喷油驱动信号来响应控制需求。ECU8大致包括计算装置(CPU)、存储装置(程序存储Rom、数据存储EEPROM、备份RAM)、信号处理装置(A/D转换器和时钟产生电路)、通信装置(串口通信、CAN通信装置)。

图2是轨压PID(比例-积分-微分闭环)控制计算模块逻辑总图，它显示出了与燃油喷射压力控制相关的所有模块所对应的关系与处理顺序。如图2所示，轨压PID控制计算模块包含6个子模块：前置条件计算模块、轨压阶段判断模块、PID参数模糊计算模块、PID补偿值计算模块、轨压积分分离模块。

首先，借助参考图2，解释与本实施例有关的所有模块的相关处理步骤与结构。参照图2所示，在一系列处理中，首先需要获得轨压控制的前置输入参数，它们包括目标油量、目标轨压、实际轨压，ECU8可根据它们来控制燃油喷射压力。

图3是前置条件计算流程图，首先在步骤301中，根据转速传感器的输出计算出发动机转速，然后根据加速传感器的输出计算出加速踏板下压量(即油门位置)，得到加速位置。下一个步骤302中，以发动机转速为横坐标、加速踏板下压量为纵坐标，查预设的油量标定二维表得到目标油量Q，同样，在步骤303中，以发动机转速为横坐标、目标油量为纵坐标，查预设的目标轨压标定表得到目标轨压PP。在步骤304中，根据图1中轨压传感器6的输出得到实际轨压NP。下一个步骤305中，可根据共轨实际压力和在步骤303中所得到的目标轨压来共同计算出两者的轨压差以及轨压差的微分。轨压差等于目标轨压减去实际轨压。

然后，前置条件计算得出的结果，将进入图4代表的轨压阶段判断模块与图5～7代表的PID参数模糊计算模块。

图2中的轨压阶段判断模块其主要功能是根据轨压差和轨压差的微分检测发动机共轨压力的变化所处的阶段，以此作为积分分离的前置条件。在图4代表的轨压阶段判断流程图中，程序会对轨压差以及轨压差的微分进行处理，提取出轨压目前运行的阶段的信息。首先在步骤400中，ECU8会判断发动机工况是否允许进入轨压阶段判断流程，在特定发动机工况下，将会进行轨压阶段的判断。更具体的说，这些特定工况包括发动机无重大故障时除发动机停机与启动工况之外的所有运转工况。当发动机工况处于允许进入轨压阶段判断时，首先将轨压阶段初始化为稳定阶段，第一次计算时，步骤401的判断结果是轨压处于稳定阶段，相隔一个时间间隔后，下一步骤402将检测轨压差是否大于第一阈值，如果是的话，则说明轨压下一阶段将处于上升阶段，则在步骤403中，设置轨压下一阶段为上升阶段；同理，在步骤404-405，可判定并设置轨压下一阶段为下降阶段。如果轨压当前处于406或411的非稳定阶段(上升阶段或下降阶段)时，则通过407或412步骤来判断轨压差是否处于第二阈值之内，如果满足条件，则说明轨压下一控制阶段将重回稳定(408或413步骤)；否则，则通过409或414步骤来进一步判断轨压是处于缓升(缓降)还是处于突升(突降)，如果轨压差微分的绝对值在第三阈值范围之内，则说明轨压下一阶段处于缓升或缓降阶段(410或415步骤)，否则的话则处于突升或突降阶段(416或417步骤)。需要说明的是，为避免共轨压力阶段切换频繁，通过设定高低阈值的方式，即设定的第一阈值大于第二阈值，来形成一个死区，只有轨压差及其微分在死区范围外时，才会确认轨压阶段发生了变化。

图2中的PID参数模糊计算模块则包含三个子模块：输入量化子模块(图5)和模糊查表子模块(图6)以及输出控制量计算子模块(图7)。输入量化子模块可把轨压差与轨压差的微分，量化为论域-N至N间的一个连续数。模糊查表子模块则根据轨压差与轨压差微分的量化值来查二维模糊查询表L来得到kp、ki、kd三参数的模糊输出量化值。输出控制量计算子模块则根据发动机工况(如油量、轨压等)进行kp，ki，kd三参数模糊输出量化值到控制值的转换。

在输入量化子模块的图5中501-503的步骤，是把输入变量轨压差与轨压差的微分先限幅，后量化为[-N，N]中的一个连续值。

图6模糊查表子模块中，601-602步获得轨压差与轨压差微分的坐标轴信息，作为二维模糊查询表L的横纵坐标，603步根据轨压差与轨压差微分来对图12的二维模糊查询表L使用查表算法如线性插值算法得出控制量化输出，即输出kp、ki、kd三参数的模糊输出量化值。

最后，ECU8按照图7所示的步骤根据发动机所处工况(如发动机转速、目标轨压以及喷射油量等的变化情况)来进行kp，ki，kd三参数模糊输出量化值到控制值的转换，通过701步，对kp，ki，kd三参数模糊输出量化值进行缩放处理，得到与当前工况相适应的PID输出三参数真实值。

在模糊计算中，二维模糊查询表L，是模糊控制的关键所在。这张二维模糊查询表是根据模糊规则，通过模糊推理得到的。下面详述其获得过程。

首先以轨压差C为输入变量1，以共轨压力的变化趋势也就是轨压差的微分CC为输入变量2，确定C与CC的测量范围，并把轨压差与轨压差的微分分别量化为-N到N之间的一个连续数，这里取N值6。把-6到6离散化为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，这就是轨压差与轨压差微分量的模糊论域。

为模糊论域中的整数匹配一个语言描述，本实施例使用的语言描述为{NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}，并采用等腰三角形作为其隶属度函数，这就构成了模糊子集。

确定输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三个参数的模糊论域与语言描述；本发明输出变量的模糊论域及语言描述与输入变量相同。

然后根据专业标定人员标定经验与专家知识库综合考虑输入变量为不同轨压差C与轨压差的微分CC情况下，输出的比例Kp、积分Ki与微分Kd参数应该选取模糊集{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}中的哪个才能达到精确的综合控制效果，得到一系列模糊规则。比如，专家经验认为当轨压差为正大，轨压差的微分为正大的情况底下，此时比例调节与微分调节应该最大能力工作，而积分调节应该不工作，那么，这条模糊规则可描述为IF C＝PB，CC＝PB then Kp＝PB，Kd＝PB，Ki＝ZO。把这些模糊规则整合到一起，则成为了如图11所示的模糊规则表。

把两个输入变量的[-N，-N+1，…..，N-1，N]对应的各模糊子集输入模糊规则表，并对模糊规则进行模糊推理，得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的模糊子集。.对输出三个参数的模糊子集进行重心法解模糊，可得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的量化值，把量化值填入表中，即得到模糊查询表L。当完成轨压差从-6到6，轨压差微分从-6到6每一个组合的模糊推理后，可得到如图12所示的二维模糊查询表L。图12是输出三参数中的某一个参数的二维模糊查询表L。

在如图7所示得到当前工况相适应的PID输出三参数Kp、Ki、Kd真实值后，将根据PID计算公式来分别计算确定轨压控制的比例调节量、积分调节量与微分调节量。这里以直列泵为例，由于直列泵中，控制轨压的调节量是泵油角度，因此这三个调节量则分别为比例调节泵油角修正值(APCrrP)，积分调节泵油角累加修正值(APCrrI)以及微分调节泵油角修正值(APCrrD)。比例调节泵油角修正值APCrrP(k)＝K_pC(k)，其中，k代表这是第k次进行PID计算，C(k)是代表此次计算的轨压差；积分调节泵油角累加修正值 $\mathrm{APCrrI}\left(k\right)=K_i\underset{m=0}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}C\left(m\right)=\mathrm{\ΔAPCrrI}\left(k\right)+K_i\underset{m=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}C\left(m\right),$ 其中，ΔAPCrrI(k)＝K_iC(k)，代表本次计算得到的积分调节泵油角修正值；C(m)代表第m次计算的轨压差；而总的积分调节泵油角累加修正值APCrrI(k)则为前k次积分调节泵油角修正值的求和；微分调节泵油角修正值APCrrD(k)＝K_dCC(k)，其中CC(k)为此次计算的轨压差的微分。

若后续过程不进行轨压积分分离控制，则第k次计算的最终轨压PID调节修正量为APCrrPID(k)＝APCrrP(k)+APCrrI(k)+APCrrD(k)。最终的轨压控制输出为轨压前馈控制量加上轨压PID调节修正量。

为了从根本上解决上面提到的积分饱和现象，消除积分饱和带来的共轨压力控制动态性能恶化，本发明进一步引入了轨压积分分离控制方法。当开启积分分离时，则APCrrI(k)可根据目的的不同，或缓慢(迅速)趋向于0，或稳定为前k-1次的积分调节泵油角累加修正值，或是趋向于一个给定的量。

即

图8是PID补偿值计算模块的流程图，步骤801进行轨压PID调节修正量计算：APCrrPID(k)＝APCrrP(k)+APCrrI(k)+APCrrD(k)。然后，通过802与803步，对的三个修正量进行限幅。

图2中引入了轨压积分分离模块，此模块可根据轨压阶段判断模块的输出量，来判断是否开启积分分离功能，并且控制退出积分分离的时机。图10是压积分分离运作的示意图，如图10所示，当轨压处于突升或是突降阶段时，为了避免积分饱和现象，则开启积分分离。在进入积分分离功能后，则根据轨压阶段是否进入缓升或是缓降阶段来控制积分分离退出的时机，如果ECU检测到的轨压持续处于缓升或是缓降的阶段，则关闭积分分离功能。

图9所示的积分分离功能流程图，详细的描述了这一过程，首先，在901步骤中，判断轨压积分分离模块是否满足运行条件，更具体的说，当发动机无重大故障且发动机不处于停机与启动工况时，积分分离模块开始运作。然后，902步骤将判断轨压控制是否处于突升或突降阶段，如果是的话，则根据903步骤，开启积分分离功能，并根据系统配置来设置轨压控制积分调节量的值，比如上述的904步继续检测轨压控制会否落入缓慢变化的阶段，如果是的话，则根据905步，停止积分分离功能，积分继续起作用。这样一来，就从根本上解决了积分饱和现象的产生。

Claims (8)

1.一种共轨压力控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1.定义输入变量为轨压差和轨压差的微分，输出变量为PID的比例Kp，积分Ki，微分Kd三个参数；计算获取共轨管的轨压差和轨压差的微分；

S2.确定输入变量轨压差和轨压差的微分的测量范围，并把两个输入变量值分别量化为[-N，N]中的一个连续值，[-N，N]为模糊控制的模糊论域；

S3.把上述模糊论域离散化为[-N，-N+1，……，N-1，N]个整数，为每个整数匹配一个语言描述；

S4.为语言描述选择合适的隶属度函数，并根据隶属度函数把各输入变量中的[-N，-N+1，.....，N-1，N]个整数，模糊化为对应的模糊子集；

S5.确定输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三个参数的模糊论域与语言描述；

S6.根据标定经验与专家知识库来确定模糊规则，使得相对于各输入变量轨压差和轨压差的微分，各输出变量选取合适的语言描述能够获得精确的综合控制效果，把这些模糊规则整理成表格，则成为了模糊规则表；

S7.把两个输入变量的[-N，-N+1，.....，N-1，N]对应的各模糊子集输入模糊规则表，并对模糊规则进行模糊推理，得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的模糊子集；

S8.对输出三个参数的模糊子集进行解模糊，可得到输出变量比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的量化值，把量化值填入表中，即得到模糊查询表L；

S9.当输入轨压差和轨压差的微分时，把输入变量轨压差与轨压差的微分先限幅，后量化为[-N，N]中的一个连续值；

S10.根据上一步所得，对模糊查询表L使用查表算法得出比例Kp、积分Ki、微分Kd三参数的模糊输出量化值；并根据发动机所处工况进行缩放处理，得到与当前工况相适应的PID输出三参数真实值；

S11.根据步骤S10所计算得到的PID输出三参数Kp、Ki、Kd真实值，计算轨压PID调节修正量；

所述步骤S1和S9中，共轨管的轨压差和轨压差的微分通过下述方法计算获得：

首先获取轨压控制的前置输入参数，包括目标油量、目标轨压、实际轨压；

目标油量根据发动机转速和加速踏板下压量通过查询预设的油量标定二维表得到；

目标轨压根据发动机转速和目标油量通过查询预设的目标轨压标定表得到；

实际轨压通过轨压传感器的输出得到；

计算轨压差，轨压差等于目标轨压减去实际轨压；计算轨压差的微分。

2.如权利要求1所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

所述步骤S3中，使用的语言描述为[负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(ZS)、正中(ZM)、正大(ZB)]。

3.如权利要求2所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

所述步骤S5中，输出变量的模糊论域及语言描述与输入变量相同。

4.如权利要求1所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

所述步骤S8中，采用重心法对输出三个参数的模糊子集进行解模糊。

5.如权利要求1所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

所述步骤10中，查表算法为线性插值算法。

6.如权利要求1所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

轨压PID调节修正量APCrrPID(k)＝APCrrP(k)+APCrrI(k)+APCrrD(k)；其中，

比例调节泵油角修正值APCrrP(k)＝K_pC(k)，其中，k代表这是第k次进行PID计算，C(k)是代表此次计算的轨压差；

积分调节泵油角累加修正值其中，ΔAPCrrI(k)＝K_iC(k)，代表本次计算得到的积分调节泵油角修正值；C(m)代表第m次计算的轨压差；而总的积分调节泵油角累加修正值APCrrI(k)则为前k次积分调节泵油角修正值的求和；

微分调节泵油角修正值APCrrD(k)＝K_dCC(k)，其中CC(k)为此次计算的轨压差的微分。

7.如权利要求6所述的共轨压力控制方法，其特征在于，该控制方法还包括积分分离控制的方法，具体为：

当发动机工况处于允许进入轨压阶段判断时，根据轨压差与轨压差的微分对轨压阶段进行判断；

当轨压处于突升或突降阶段时，开启积分分离控制；此时

APCrrI(k)设为趋向于0，或为前k-1次积分调节泵油角累加修正值，或趋向于一个给定的量；

在进入积分分离控制后，当轨压进入缓升或是缓降阶段时，关闭积分分离控制。

8.如权利要求7所述的共轨压力控制方法，其特征在于：

所述根据轨压差与轨压差的微分对轨压阶段进行判断，具体包括：轨压阶段初始化为稳定阶段，相隔一个时间间隔后，进行：

判断当前轨压差是否大于第一阈值，若是，则判定轨压下一阶段为上升阶段；若否则进入当前轨压差是否小于负的第一阈值的判断；

判断当前轨压差是否小于负的第一阈值，若是，则判定轨压下一阶段为下降阶段；若否，则结束此次轨压阶段判断计算；

当轨压处于上升阶段时，判断轨压差绝对值是否小于第二阈值，若是，则表示轨压在下一阶段重回稳定阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；若否，则进一步判断轨压差微分的绝对值是否大于第三阈值，若是，则判定轨压下一阶段为突升阶段，若否则判定轨压下一阶段为缓升阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；

当轨压处于下降阶段时，判断轨压差绝对值是否小于第二阈值，若是，则表示轨压在下一阶段重回稳定阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；若否，则进一步判断轨压差微分的绝对值是否大于第三阈值，若是，则判定轨压下一阶段为突降阶段，若否则判定轨压下一阶段为缓降阶段，然后结束此次轨压阶段判断计算；

所述第一阈值大于第二阈值。