CN104612779A - 用于车辆的可变气门升程机构及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于车辆的可变气门升程机构及其控制方法,控制方法包括以下步骤:根据车辆的工况和扭矩需求计算发动机的目标气门升程;根据发动机的转速、目标气门升程与初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数;根据该参数控制驱动电机带动驱动偏心轴向目标气门升程对应的终点位置运转;当到达终点位置时,获取驱动偏心轴的当前位置电压,并将该电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断两电压的差值是否符合位置偏差范围要求;如果是,保存驱动电机的当前电机控制参数;如果否,根据差值对驱动电机进行瞬态微调控制,使差值符合位置偏差范围要求。该控制方法通过动态调节电机的控制参数,降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,特别涉及一种用于车辆的可变气门升程机构的控制方法以及一种用于车辆的可变气门升程机构。
背景技术
目前,可变气门升程机构的控制主要是通过驱动电机对其进行控制,驱动电机的启动和制动参数决定了可变气门升程机构的控制精度。相关技术中,通常采用PID闭环控制方法对可变气门升程机构进行控制,通过对不同的发动机的转速、气门升程下P/I/D控制参数以及驱动电机的制动参数进行标定,以获得各个气门升程下较为准确的电机控制参数,从而实现对可变气门升程机构的精准控制。
但是,通过试验标定的方法获取较为准确的电机控制参数时,需要对各种情况的电机控制参数进行标定,因此需要大量的参数标定试验,并且,可变气门升程机构在运转过程中的具有较强的非线性特征,通过试验标定的参数不能全面且准确地满足所有情况下的气门升程响应要求,此外,随着可变气门升程机构的不断老化,整个机构的机械特性也会发生变化,已标定的参数不再准确,降低了可变气门升程机构的控制精度。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,通过动态调节电机的控制参数使其达到控制要求,减少了前期控制参数标定的工作量,并且控制精准,从而降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其中,所述可变气门升程机构包括驱动偏心轴、带动所述驱动偏心轴运转的驱动电机,所述控制方法包括以下步骤:根据所述车辆的工况和所述车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程;根据所述发动机的转速、所述目标气门升程与所述发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数;根据所述初始的电机控制参数控制所述驱动电机带动所述驱动偏心轴向所述目标气门升程对应的终点位置运转;当所述驱动偏心轴到达所述终点位置时,获取所述驱动偏心轴的当前位置电压,并将所述当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求;如果是,保存所述驱动电机的当前电机控制参数;如果否,根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值对所述驱动电机进行瞬态微调控制,以使所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值符合所述位置偏差范围要求。
进一步的,在对所述驱动电机进行瞬态微调控制之后,还包括:根据所述发动机的转速和对所述驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正所述驱动电机的电机控制参数;获取并保存修正后的电机控制参数。
进一步的,对所述驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数。
进一步的,所述电机控制参数包括所述驱动电机的转速参数、所述驱动电机的制动位置参数。
进一步的,对所述驱动电机进行瞬态微调控制时,根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对所述驱动电机进行瞬态微调控制。
相对于现有技术,本发明所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法具有以下优势:
(1)本发明所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法无需针对发动机的工况标定各种气门升程下的电机控制参数,减少了前期电机控制参数标定的工作量;在可变气门升程机构运转过程中,通过动态调节电机控制参数以达到控制要求,提高了控制的精度,降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性;此外,在可变气门升程机构运转过程中,能够自动修正各个情况下的电机控制参数,并且扩充保存发动机常用的气门升程的电机控制参数,提高了电机控制参数的准确性。
本发明的另一目的在于提出一种用于车辆的可变气门升程机构,以通过动态调节电机的控制参数使其达到控制要求,减少了前期控制参数标定的工作量,并且控制精准,从而降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种用于车辆的可变气门升程机构,包括:驱动偏心轴;驱动电机,所述驱动电机与所述驱动偏心轴相连以带动所述驱动偏心轴运转;偏心轴位置传感器,所述偏心轴位置传感器用于实时检测所述驱动偏心轴的位置;电子控制单元ECU,所述ECU与所述偏心轴位置传感器和所述驱动电机分别相连,所述ECU根据所述车辆的工况和所述车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程,并根据所述发动机的转速、所述目标气门升程与所述发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数,以及根据所述初始的电机控制参数控制所述驱动电机带动所述驱动偏心轴向所述目标气门升程对应的终点位置运转,其中,当所述驱动偏心轴到达所述终点位置时,所述ECU根据所述偏心轴位置传感器检测的所述驱动偏心轴的位置获取所述驱动偏心轴的当前位置电压,并将所述当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求,如果所述ECU判断所述差值符合所述位置偏差范围要求,则保存所述驱动电机的当前电机控制参数,如果所述ECU判断所述差值未符合所述位置偏差范围要求,所述ECU则根据所述差值对所述驱动电机进行瞬态微调控制,以使所述差值符合所述位置偏差范围要求。
进一步的,在对所述驱动电机进行瞬态微调控制之后,所述ECU还根据所述发动机的转速和对所述驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正所述驱动电机的电机控制参数,并获取及保存修正后的电机控制参数。
进一步的,所述ECU对所述驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数。
进一步的,所述电机控制参数包括所述驱动电机的转速参数、所述驱动电机的制动位置参数。
进一步的,在所述ECU对所述驱动电机进行瞬态微调控制时,所述ECU根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对所述驱动电机进行瞬态微调控制。
所述用于车辆的可变气门升程机构与上述用于车辆的可变气门升程机构的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法的流程图;
图2为本发明实施例所述的可变气门升程机构的工作流程图;
图3为本发明实施例所述的用于车辆的可变气门升程机构的结构示意图。
附图标记说明:
1-驱动偏心轴,2-驱动电机,3-偏心轴位置传感器,4-电子控制单元,5-凸轮轴。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外,在本发明的实施例中所提到的滤波斜坡函数,是指电机位置控制函数输出的电机控制参数随当前位置位移和目标位置位移误差的范围发生变化,位移误差较小时电机制动距离短,电机能耗制动位置提前,位置误差大时电机制动位置距离长,需制动位置推迟。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为本发明实施例所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法的流程图。其中,可变气门升程机构包括驱动偏心轴、带动驱动偏心轴运转的驱动电机,如图1所示,该用于车辆的可变气门升程机构的控制方法包括以下步骤:
S1,根据车辆的工况和车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程。
S2,根据发动机的转速、目标气门升程与发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数。
其中,根据本发明的一个实施例,电机控制参数包括驱动电机的转速参数、驱动电机的制动位置参数。
S3,根据初始的电机控制参数控制驱动电机带动驱动偏心轴向目标气门升程对应的终点位置运转。
S4,当所驱动偏心轴到达终点位置时,获取驱动偏心轴的当前位置电压,并将当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求。
S5,如果是,即当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求,保存驱动电机的当前电机控制参数。
S6,如果否,即当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值不符合位置偏差范围要求,根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值对驱动电机进行瞬态微调控制,以使当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求。
根据本发明的一个实施例,对驱动电机进行瞬态微调控制时,根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对驱动电机进行瞬态微调控制。并且,对驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数。其中,预设次数可根据实际情况进行标定,例如可以为3次。
根据本发明的一个实施例,在对驱动电机进行瞬态微调控制之后,上述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法还包括:根据发动机的转速和对驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正驱动电机的电机控制参数;获取并保存修正后的电机控制参数。
具体地,在车辆运行过程中,可变气门升程机构根据车辆的工况和车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程,并计算目标气门升程与发动机的初始升程的误差,然后根据发动机的转速、目标气门升程与发动机的初始升程的误差载入初始的电机控制参数,初始的电机控制参数是根据可变气门升程机构的特性预先标定的几个气门升程位置所对应的电机控制参数,包括驱动电机的转速参数、驱动电机的制动位置参数。
在载入初始的电机控制参数后,驱动电机带动驱动偏心轴向目标气门升程对应的终点位置运转,在驱动电机的预制动位置处开始制动驱动电机,当驱动偏心轴到达终点位置时,获取驱动偏心轴的当前位置电压,并将当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求,如果当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求,即达到目标气门升程对应的终点位置,则保存该转速下和气门升程下驱动电机的电机控制参数;如果当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值不符合位置偏差范围要求,则根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对驱动电机进行瞬态微调控制,具体而言,根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值以及根据预设的驱动电机的转速、发动机的目标气门升程、凸轮轴的转速、驱动电机的制动转角与可变气门升程机构位移的控制算法,确定所需的驱动电机的转速和开始制动的转动角度对驱动电机进行瞬态微调控制,在驱动电机低速运转的情况下,对驱动电机的启停进行控制,例如,重新启动驱动电机对其进行瞬态微调控制,使当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求,即达到目标气门升程对应的终点位置,其中,对驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数3次。
在对驱动电机进行瞬态微调控制之后,根据对驱动电机进行瞬态微调控制前后可变气门升程机构的运转情况,获取该转速和目标气门升程下最优的电机控制参数,从而对驱动电机的电机控制参数进行修正,具体而言,对驱动电机进行瞬态微调控制之后,该目标气门升程下经过小位移修正后的最终的驱动电机的转速参数和制动位置参数,再经过试验后的拟合算法进行处理,以对该发动机的转速、目标气门升程下的可变气门升程机构的驱动电机的制动转角时刻进行延迟或提前,进而修正驱动电机的电机控制参数,最后获取并保存修正后的电机控制参数,方便下次可变气门升程机构运转到该位置时能够快速响应。
如图2所示,本发明实施例的可变气门升程机构的工作流程图包括以下步骤:
S101,计算发动机的目标气门升程。
S102,计算目标气门升程与发动机的初始升程的误差。
S103,载入初始的电机控制参数。
S104,驱动电机带动驱动偏心轴向目标气门升程对应的终点位置运转。
S105,在驱动电机的预制动位置处开始制动驱动电机。
S106,当驱动偏心轴到达终点位置时,获取驱动偏心轴的当前位置电压。
S107,计算当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值。
S108,判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求。如果是,执行步骤S109;如果否,执行步骤S110。
S109,保存驱动电机的当前电机控制参数,返回步骤S101继续计算。
S110,根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对驱动电机进行瞬态微调控制。
S111,判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求。如果是,执行步骤S113;如果否,执行步骤S112。
S112,判断对驱动电机进行瞬态微调控制的控制次数是否小于等于预设次数。如果是,返回步骤S110,继续对驱动电机进行瞬态微调控制;如果否,执行步骤S113。
S113,对驱动电机的电机控制参数进行修正,执行步骤S109。
综上所述,根据本发明实施例的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法无需针对发动机的工况标定各种气门升程下的电机控制参数,减少了前期电机控制参数标定的工作量;在可变气门升程机构运转过程中,通过动态调节电机控制参数以达到控制要求,提高了控制的精度,降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性;此外,在可变气门升程机构运转过程中,能够自动修正各个情况下的电机控制参数,并且扩充保存发动机常用的气门升程的电机控制参数,提高了电机控制参数的准确性。
图3为本发明实施例所述的用于车辆的可变气门升程机构的结构示意图。如图3所示,包括:驱动偏心轴1、驱动电机2、偏心轴位置传感器3以及ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)4。
其中,驱动电机2与驱动偏心轴1相连以带动驱动偏心轴1运转。偏心轴位置传感器3用于实时检测驱动偏心轴1的位置。电子控制单元4与偏心轴位置传感器3和驱动电机2分别相连,电子控制单元4根据车辆的工况和车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程,并根据发动机的转速、目标气门升程与发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数,以及根据初始的电机控制参数控制驱动电机2带动驱动偏心轴1向目标气门升程对应的终点位置运转,其中,当驱动偏心轴1到达终点位置时,电子控制单元4根据偏心轴位置传感器3检测的驱动偏心轴1的位置获取驱动偏心轴1的当前位置电压,并将当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求,如果电子控制单元4判断差值符合位置偏差范围要求,则保存驱动电机的当前电机控制参数,如果电子控制单元4判断差值未符合位置偏差范围要求,电子控制单元4则根据差值对驱动电机2进行瞬态微调控制,以使差值符合位置偏差范围要求。
根据本发明的一个实施例,在电子控制单元4对驱动电机进行瞬态微调控制时,电子控制单元4根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对驱动电机2进行瞬态微调控制。并且,电子控制单元4对驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数,其中预设次数可根据实际情况进行标定,例如可以为3次。
根据本发明的一个实施例,在对驱动电机进行瞬态微调控制之后,电子控制单元4还根据发动机的转速和对驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正驱动电机的电机控制参数,并获取及保存修正后的电机控制参数。
在本发明的实施例中,电机控制参数包括驱动电机的转速参数、驱动电机的制动位置参数。
具体地,如图2、图3所示,在车辆运行过程中,可变气门升程机构中的电子控制单元4根据车辆的工况和车辆的扭矩需求计算发动机2的目标气门升程,并计算目标气门升程与发动机2的初始升程的误差,然后根据发动机2的转速、目标气门升程与发动机2的初始升程的误差载入初始的电机控制参数,初始的电机控制参数是根据可变气门升程机构的特性预先标定的几个气门升程位置所对应的电机控制参数,包括驱动电机2的转速参数、驱动电机2的制动位置参数。
在载入初始的电机控制参数后,驱动电机2带动驱动偏心轴1向目标气门升程对应的终点位置运转,在驱动电机2的预制动位置处开始制动驱动电机2,当驱动偏心轴1到达终点位置时,电子控制单元4根据偏心轴位置传感器3检测的驱动偏心轴1的位置获取驱动偏心轴1的当前位置电压,并将当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求,如果电子控制单元4判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求,即达到目标气门升程对应的终点位置,则保存该转速下和气门升程下驱动电机的电机控制参数;如果电子控制单元4判断当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值不符合位置偏差范围要求,则电子控制单元4根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对驱动电机2进行瞬态微调控制,具体而言,根据当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值以及根据预设的驱动电机2的转速、发动机的目标气门升程、凸轮轴5的转速、驱动电机2的制动转角与可变气门升程机构位移的控制算法,确定所需的驱动电机2的转速和开始制动的转动角度对驱动电机2进行瞬态微调控制,在驱动电机2低速运转的情况下,对驱动电机2的启停进行控制,例如,重新启动驱动电机2对其进行瞬态微调控制,使当前位置电压与预设的目标位置电压之间的差值符合位置偏差范围要求,即达到目标气门升程对应的终点位置,其中,电子控制单元4对驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数3次。
在对驱动电机2进行瞬态微调控制之后,根据对驱动电机2进行瞬态微调控制前后可变气门升程机构的运转情况,获取该转速和目标气门升程下最优的电机控制参数,从而对驱动电机2的电机控制参数进行修正,具体而言,对驱动电机2进行瞬态微调控制之后,该目标气门升程下经过小位移修正后的最终的驱动电机2的转速参数和制动位置参数,再经过试验后的拟合算法进行处理,以对该发动机的转速、目标气门升程下的可变气门升程机构的驱动电机2的制动转角时刻进行延迟或提前,进而修正驱动电机2的电机控制参数,最后获取并保存修正后的电机控制参数,方便下次可变气门升程机构运转到该位置时能够快速响应。
本发明实施例的用于车辆的可变气门升程机构,以通过动态调节电机的控制参数使其达到控制要求,减少了前期控制参数标定的工作量,并且控制精准,从而降低了发动机的泵气损失,提高了燃油的经济性。
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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其特征在于,所述可变气门升程机构包括驱动偏心轴、带动所述驱动偏心轴运转的驱动电机,所述控制方法包括以下步骤:
根据所述车辆的工况和所述车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程;
根据所述发动机的转速、所述目标气门升程与所述发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数;
根据所述初始的电机控制参数控制所述驱动电机带动所述驱动偏心轴向所述目标气门升程对应的终点位置运转;
当所述驱动偏心轴到达所述终点位置时,获取所述驱动偏心轴的当前位置电压,并将所述当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求;
如果是,保存所述驱动电机的当前电机控制参数;
如果否,根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值对所述驱动电机进行瞬态微调控制,以使所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值符合所述位置偏差范围要求。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其特征在于,在对所述驱动电机进行瞬态微调控制之后,还包括:
根据所述发动机的转速和对所述驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正所述驱动电机的电机控制参数;
获取并保存修正后的电机控制参数。
3.根据权利要求1或2所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其特征在于,对所述驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其特征在于,所述电机控制参数包括所述驱动电机的转速参数、所述驱动电机的制动位置参数。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的可变气门升程机构的控制方法,其特征在于,对所述驱动电机进行瞬态微调控制时,根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对所述驱动电机进行瞬态微调控制。
6.一种用于车辆的可变气门升程机构,其特征在于,包括:
驱动偏心轴(1);
驱动电机(2),所述驱动电机(2)与所述驱动偏心轴(1)相连以带动所述驱动偏心轴(1)运转;
偏心轴位置传感器(3),所述偏心轴位置传感器(3)用于实时检测所述驱动偏心轴(1)的位置;
电子控制单元ECU(4),所述ECU(4)与所述偏心轴位置传感器(3)和所述驱动电机(2)分别相连,所述ECU(4)根据所述车辆的工况和所述车辆的扭矩需求计算发动机的目标气门升程,并根据所述发动机的转速、所述目标气门升程与所述发动机的初始气门升程的误差载入初始的电机控制参数,以及根据所述初始的电机控制参数控制所述驱动电机(2)带动所述驱动偏心轴(1)向所述目标气门升程对应的终点位置运转,其中,当所述驱动偏心轴(1)到达所述终点位置时,所述ECU(4)根据所述偏心轴位置传感器(3)检测的所述驱动偏心轴(1)的位置获取所述驱动偏心轴(1)的当前位置电压,并将所述当前位置电压与预设的目标位置电压进行比较,以判断所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值是否符合位置偏差范围要求,如果所述ECU(4)判断所述差值符合所述位置偏差范围要求,则保存所述驱动电机的当前电机控制参数,如果所述ECU(4)判断所述差值未符合所述位置偏差范围要求,所述ECU(4)则根据所述差值对所述驱动电机(2)进行瞬态微调控制,以使所述差值符合所述位置偏差范围要求。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的可变气门升程机构,其特征在于,在对所述驱动电机进行瞬态微调控制之后,所述ECU(4)还根据所述发动机的转速和对所述驱动电机进行瞬态微调控制的结果修正所述驱动电机的电机控制参数,并获取及保存修正后的电机控制参数。
8.根据权利要求6或7所述的用于车辆的可变气门升程机构,其特征在于,所述ECU(4)对所述驱动电机进行瞬态微调控制的次数小于等于预设次数。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的可变气门升程机构,其特征在于,所述电机控制参数包括所述驱动电机的转速参数、所述驱动电机的制动位置参数。
10.根据权利要求6所述的用于车辆的可变气门升程机构,其特征在于,在所述ECU对所述驱动电机进行瞬态微调控制时,所述ECU(4)根据所述当前位置电压与所述预设的目标位置电压之间的差值,通过调用滤波斜坡函数以对所述驱动电机(2)进行瞬态微调控制。
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