CN111332265B - 一种机车的压力控制方法及控制系统 - Google Patents

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CN111332265B CN202010157559.0A CN202010157559A CN111332265B CN 111332265 B CN111332265 B CN 111332265B CN 202010157559 A CN202010157559 A CN 202010157559A CN 111332265 B CN111332265 B CN 111332265B
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Abstract

本发明公开一种机车的压力控制方法，包括：获取充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值，根据目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气以及排气压力增量值，更新当前控制周期的阶段目标压力值，根据当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力值，计算第一差值，根据当前控制周期的阶段目标压力值和待控腔室的压力值，计算第二差值，根据第一差值与预设第一阈值的大小关系以及第二差值与预设第二阈值的大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压。本发明提供的压力控制方法，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。

Description

一种机车的压力控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及轨道车辆制动技术领域，特别涉及用于一种机车的压力控制方法及控制系统。
背景技术
机车的制动系统通过控制充气电磁阀或排气电磁阀的开启和闭合，进而控制待控腔室的压力，使得机车产生缓解或制动的作用。
目前，现有技术中，为精准的控制压力腔室的压力，首先获取目标压力值以及通过压力传感器实时采集待控腔室的压力值，制动系统中的控制器接收目标压力值和待控腔室的压力值后，计算待控腔室的压力值与目标压力值的差值，根据差值，采用PID控制算法，控制充气电磁阀或排气电磁阀动作，从而实现对压力腔室的压力控制。
然而，由于不同机车采用的充气电磁阀或排气电磁阀的规格不同且PID控制算法的参数难以确定，采用PID控制算法控制待控腔室的压力，常出现过充或欠压的现象，压力控制精准度低，乘客舒适度差。
发明内容
为解决现有技术中机车的压力控制方法控制压力精准度不高的技术问题，本发明提供了一种机车的压力控制方法，通过在控制周期内对机车压力值进行阶段式跟踪控制，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。
本发明提供一种机车的压力控制方法，包括：
S1：获取充气速率和排气速率；
S2：根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
S3：获取当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值、上一控制周期的阶段目标压力值；
S4：根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
S5：根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
S6：计算当前控制周期的目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第一差值；
S7：判断第一差值与预设第一阈值的大小关系，并判断第二差值与预设第二阈值的大小关系，根据大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压；
S8：下一控制周期时，转入步骤S3循环执行。
进一步地，控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值的计算方法，具体包括：
Figure GDA0002911348580000021
式中：ΔP为控制周期内的充气压力增量值或排气压力增量值；
Figure GDA0002911348580000022
为充气速率或排气速率；P为标准充气压力变化值或标准排气压力变化值；t为标准充气过程控制时间或标准排气过程控制时间；Δt为控制周期。
进一步地，在步骤S4中所述状态判断条件包括：
第一状态判断条件和第二状态判断条件；
所述第一状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否大于上一控制周期的阶段目标压力值与充气压力增量值的和值；
所述第一状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否小于上一控制周期的阶段目标压力值与排气压力增量值的第三差值。
进一步地，在步骤S5中更新当前控制周期的阶段目标压力值，具体包括：
若满足第一状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为和值；
若不满足第一状态判断条件但满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为第三差值；
若既不满足第一状态判断条件也不满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为当前控制周期的目标压力值。
进一步地，在步骤S7中控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压，具体包括：
判断第一差值是否大于预设第一阈值；
当第一差值大于预设第一阈值时，则判断第二差值是否大于预设第二阈值，当第二差值大于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的充气，当第二差值小于等于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的保压；
当第一差值小于等于预设第一阈值时，则判断第一差值是否小于预设第一阈值的相反数；
当第一差值小于预设第一阈值的相反数时，并判断第二差值是否小于预设第二阈值，当第二差值小于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的排气，当第二差值大于等于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的保压；
当第一差值大于等于预设第一阈值的相反数时，控制待控腔室的保压。
进一步地，在步骤S7之后，还包括：
当不满足第一差值与预设第一阈值的大小关系时，存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，所述阀控参数包括有效工作时间和保压工作时间。
进一步地，在步骤S3和步骤S4之间，还包括：
判断所获取的当前控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常；
若是，执行步骤S4；
若否，则计算当前控制周期的目标压力值与上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值的第四差值，并判断第四差值与预设第一阈值的大小关系；
当第四差值大于等于预设第一阈值的相反数且小于等于预设第一阈值时，控制待控腔室的保压；
当第四差值大于预设第一阈值时，则在所存储充气过程中的目标压力变化值中选取多个特征目标压力变化值，根据充气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到充气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
当第四差值小于预设第一阈值的相反数时，则在所存储排气过程中的目标压力值中选取多个特征目标压力变化值，根据排气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，控制待控腔室的充气、排气或保压。
进一步地，控制待控腔室的充气、排气或保压，具体包括：
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间，计算得到充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数，所述控制参数包括有效工作控制效率和保压控制效率；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算充气过程中充气和保压的控制时间，或计算排气过程中排气和保压的控制时间；
根据充气过程中充气和保压的控制时间或排气过程中排气和保压的控制时间，控制待控腔室的充气、排气或保压。
进一步地，控制待控腔室的充气、排气或保压，还包括：
将上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值到当前控制周期的目标压力值的充气或排气过程划分为多个阶段；
将充气过程中多个阶段交替设置为充气和保压阶段，或将排气过程中多个阶段交替设置为排气和保压阶段；
根据充气过程中充气和保压阶段数量，计算得到每个充气和保压阶段的控制时间；或根据排气过程中排气和保压阶段数量，计算得到每个排气和保压阶段的控制时间；
根据每个阶段的控制时间，控制待控腔室的充气、排气或保压。
本发明还提供了一种机车的压力控制系统，包括：
获取单元，获取充气速率和排气速率，以及获取控制周期的目标压力值、阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值；
压力增量值计算单元，根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
条件设定单元，根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
更新单元，根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
压力差计算单元，根据当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第一差值，还根据当前控制周期的阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第二差值；
控制单元，根据第一差值与预设第一阈值的大小关系以及第二差值与预设第二阈值的大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压。
进一步地，还包括：
存储单元，存储充气和排气过程中的目标压力变化值及其阀控参数；
判断单元，判断所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常，在所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器正常时，所述条件设定单元设定待控腔室状态判断条件；在所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器故障时，所述控制单元调用所述存储单元中的阀控参数，根据阀控参数控制待控腔室的充气、排气或保压。
本发明的技术效果或优点：
(1)本发明提供了一种机车的压力控制方法，获取了充气速率和排气速率，并计算得到了控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值，获取了当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力值以及上一控制周期的阶段目标压力值，根据目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值以及排气压力增量值，更新当前控制周期的阶段目标压力值，并计算得到了第一差值和第二差值，根据第一差值与预设第一阈值的大小关系以及第二差值与预设第二阈值的大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压，直至当前控制周期的待控腔室的压力值与目标压力值的差值满足控制精度。本发明提供的一种机车的压力控制方法，按照充气速率或排气速率，根据阶段目标压力值、目标压力值以及待控腔室压力值，在控制周期内对机车的目标压力值进行阶段式跟踪控制，避免了过冲或欠压，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。
(2)本发明提供了一种机车的压力控制方法，在所获取的待控腔室的压力值正常时，存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，在所获取的待控腔室的压力值异常时，根据目标压力值、其阀控参数以及上一控制周期的待控腔室的压力值，控制待控腔室的充气、排气或保压。本发明提供的一种机车的压力控制方法，实时存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，根据阀控参数，在当待控腔室的压力值异常时，能够根据存储的阀控参数自适用模糊控制机车的压力，保证了在所获取的待控腔室的压力值异常时时仍可精准控制机车的压力。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优值和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1是本发明实施例所提供的一个机车的压力控制方法的流程图；
图2是本发明实施例所提供的又一个机车的压力控制方法的流程图；
图3是本发明实施例所提供的又一个机车的压力控制方法的流程图；
图4为本发明实施例所提供的一个机车的压力控制系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。虽然附图中公开了本发明的实施方式，然而应当理解，以任何形式实现本发明而不应被阐述的实施方式所限制。
为解决现有技术中机车的压力控制方法控制压力精准度不高的技术问题，本发明提供了一种机车的压力控制方法，通过在控制周期内对机车压力值进行阶段式跟踪控制，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。
下面结合具体实施例及说明书附图，对本发明的技术方案作详细说明。
本实施例涉及一种机车的压力控制方法，包括：
S1：获取充气速率和排气速率；
S2：根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
S3：获取当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值、上一控制周期的阶段目标压力值；
S4：根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
S5：根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
S6：计算当前控制周期的目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第一差值；
S7：判断第一差值与预设第一阈值的大小关系，并判断第二差值与预设第二阈值的大小关系，根据大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压；
S8：下一控制周期时，转入步骤S3循环执行。
本实施例所提供的一种机车的压力控制方法，按照充气速率或排气速率，根据阶段目标压力值、目标压力值以及待控腔室压力值，在控制周期内对机车的目标压力值进行阶段式跟踪控制，避免了过冲或欠压，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。
具体地说，参考附图1，本发明实施例提供的一种机车的压力控制方法，包括：
S1：获取充气速率和排气速率。需要说明的是，充气速率和排气速率为本领域技术人员公知常识，充气速率和排气速率为固定值，充气速率表示充气压力值与时间呈线性关系，排气速率表示排气压力值与时间呈线性关系，不同车型的充气速率和排气速率不尽相同。
S2：根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值。具体地说，控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值的计算方法：
Figure GDA0002911348580000071
式中：ΔP为控制周期内的充气压力增量值或排气压力增量值；
Figure GDA0002911348580000072
为充气速率或排气速率；P为标准充气压力变化值或标准排气压力变化值；t为标准充气过程控制时间或标准排气过程控制时间；Δt为控制周期。
本实施例中，控制周期指充气电磁阀或排气电磁阀控制的基本时间单元，其以标准充气过程控制时间或标准排气时间为标准，结合控制器的性能所得到的。由于同一车型的充气速率或排气速率一定，则按照充气速率或排气速率充气或排气，充气或排气至目标压力值控制周期内的压力增量值相同。示例性的，假设标准充气过程中，从0Kpa充气至600Kpa，标准充气过程控制时间为6s，控制周期为30ms，则充气速率为100Kpa/s，充气增量值为3Kpa，控制周期个数为200；若从0Kpa按照标准充气速率充气至300Kpa，则所需充气控制时间为3s，充气增量值为3Kpa，根据控制时间和控制周期，可得到控制周期的个数为100。所以按照充气速率或排气速率使得待控腔室的压力值充气或排气至目标压力值，充气压力增量值或排气压力增量值为固值，不同的是控制周期的个数。
S3：获取当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值、上一控制周期的阶段目标压力值。
本实施例中，当前控制周期可理解为控制待控腔室的压力值递增一个充气压力增量值或递减一个排气压力增量值的当前时间段，也可将与当前时间段相连的下一时间段称为控制待控腔室的压力值递增一个充气压力增量值或递减一个排气压力增量值的下一控制周期，同理，可将与当前时间段相连的上一时间段称为控制待控腔室的压力值递增一个充气压力增量值或递减一个排气压力增量值的上一控制周期。需特别的说明，当第一次执行步骤S3时(即未开始循环时)，上一控制周期的阶段目标压力值等于当前控制周期的待控腔室的压力值，当第二次执行步骤S3时(即第一次循环时)，上一控制周期的阶段目标压力值在当前控制周期的待控腔室的压力值基础上递增一个充气压力增量值或递减一个排气压力增量值，以此类推；目标压力值通过制动闸位获取，不同的制动闸位对应不同的目标压力值；当前控制周期的待控腔室的压力值通过压力传感器实时采集。
S4：根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件。具体地说，状态判断条件包括：
第一状态判断条件和第二状态判断条件；
所述第一状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否大于上一控制周期的阶段目标压力值与充气压力增量值的和值；
所述第二状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否小于上一控制周期的阶段目标压力值与排充气压力增量值的第三差值。
S5：根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值。具体地说，参考附图2，步骤S5包括：若满足第一状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为和值；
若不满足第一状态判断条件但满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为第三差值；
若既不满足第一状态判断条件也不满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为当前控制周期的目标压力值。
上述中，可以进一步地理解为，当目标压力值大于和值时，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为和值；
当目标压力值小于等于和值时且大于第三差值时，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为第三差值；
当目标压力值大于等于第三差值时，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为目标压力值。
本实施例中，步骤S5根据所设定的状态条件，可判断出待控腔室处于充气过程、排气过程还是保压过程，根据不同的过程，更新当前控制周期的阶段目标压力值，从而根据更新后的阶段目标压力值后续控制待控腔室的充气、排气或保压。
S6：计算当前控制周期的目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第一差值，并计算当前控制周期的阶段目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第二差值。
需要说明的是，第一差值等于当前控制周期的目标压力值减去待控腔室的压力值，可为正数、负数或零；第二差值等于当前控制周期的阶段目标压力值减去待控腔室的压力值，阶段目标压力差可为正数、负数或零。
S7：判断第一差值与预设第一阈值的大小关系，并判断第二差值与预设第二阈值的大小关系，根据大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压。具体地说，参考附图2，步骤S7包括：
判断第一差值是否大于预设第一阈值；
当第一差值大于预设第一阈值时，则判断第二差值是否大于预设第二阈值，当第二差值大于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的充气，当第二差值小于等于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的保压；
当第一差值小于等于预设第一阈值时，则判断第一差值是否小于预设第一阈值的相反数；
当第一差值小于预设第一阈值的相反数时，并判断第二差值是否小于预设第二阈值，当第二差值小于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的排气，当第二差值大于等于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的保压；
当第一差值大于等于预设第一阈值的相反数时，控制待控腔室的保压。
本实施例中，预设第一阈值为正数，可根据实际要求所设定，预设第一阈值的设定为了保证控制待控腔室压力值的精度；预设第二阈值可为零，预设第二阈值的设定为了控制待控腔室在充气过程中充气或保压，还为了控制待控腔室在排气过程中排气或保压。
S8：下一控制周期时，转入步骤S3循环执行。
本实施例所提供的一种机车的压力控制方法，按照充气速率或排气速率，根据阶段目标压力值、目标压力值以及待控腔室压力值，在控制周期内对机车的目标压力值进行阶段式跟踪控制，避免了过冲或欠压，实现了机车压力的精准控制，保证了制动力的稳定施加和缓解，提高了乘客的舒适度。
具体地，参考附图3，为实现目标压力值及其阀控参数的存储，方便调用以及查看，以及在所获取的待控腔室的压力值异常时即压力传感器故障时，仍能够精准的控制机车的压力，本发明实施例提供的一种机车的压力控制方法，在步骤S7之后，还包括：
当不满足第一差值与预设第一阈值的大小关系时，存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，所述阀控参数包括有效工作时间和保压工作时间。
本实施例中，目标压力变化值等于目标压力值减去待控腔室的压力值，待控腔室压力值为未开始循环时待控腔室的压力值。不满足第一差值与预设第一阈值的大小关系时可解释为：当第一差值小于等于预设第一阈值且大于等于预设第一阈值的相反数时，即第一差值满足控制精度后，待控腔室处于保压过程，此时记录整个过程的有效工作时间和保压工作时间，有效工作时间指充气过程中充气的时间，或排气过程中排气的时间；保压工作时间指充气过程中保压的时间，或排气过程中保压的时间。为保证后期处理数据的准确性，需存储目标压力值的多组阀控参数，并随着时间不断更新数据，删除老数据。
继续参考附图3，在步骤S3和步骤S4之间，控制方法还包括：
判断所获取的当前控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常；
若是，执行步骤S4；
若否，则在所存储充气或排气过程中的目标压力值中选取多个特征目标压力变化值，根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，控制待控腔室的充气、排气或保压。
具体地说，当所获取的当前控制周期的待控腔室的压力传感器故障时，则计算当前控制周期的目标压力值与上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值的第四差值，并判断第四差值与预设第一阈值的大小关系；
当第四差值大于等于预设第一阈值的相反数且小于等于预设第一阈值时，控制待控腔室的保压；
当第四差值大于预设第一阈值时，则在所存储充气过程中的目标压力变化值中选取多个特征目标压力变化值，根据充气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到充气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
当第四差值小于预设第一阈值的相反数时，则在所存储排气过程中的目标压力变化值中选取多个特征目标压力变化值，根据排气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，控制待控腔室的充气、排气或保压。
本实施例中，此步骤中预设第一阈值与步骤S7的预设第一阈值相同，均为正数。根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，具体指，由于每控制待控腔室的压力值至目标压力值，相应的就会存储其阀控参数，所以，每一个特征目标压力变化值都相应的存储多组阀控参数，为了保证控制压力的准确性，根据实际，从存储的多组阀控参数中选取几组阀控参数，采用均值滤波，得到可靠性较高的结果。
更具体地说，控制待控腔室的充气、排气或保压，具体包括：
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间，计算得到充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数，所述控制参数包括有效工作控制效率和保压控制效率；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算充气过程中充气和保压的控制时间，或计算排气过程中排气和保压的控制时间；
将上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值到当前控制周期的目标压力值的充气或排气过程划分为多个阶段；
将充气过程中多个阶段交替设置为充气和保压阶段，或将排气过程中多个阶段交替设置为排气和保压阶段；
根据充气过程中充气和保压阶段数量，计算得到每个充气和保压阶段的控制时间；或根据排气过程中排气和保压阶段数量，计算得到每个排气和保压阶段的控制时间；
根据每个阶段的控制时间，控制待控腔室的充气、排气或保压。
为进一步提高控制机车压力的准确性，当目标压力值为0Kpa时，在上述排气过程的基础上，再增加1s的排气，以保证排气的完成。
作为一个示例，下面具体介绍一下在所获取的当前控制周期的待控腔室的压力值异常时，控制充气过程中待控腔室的充气和保压(控制排气过程中待控腔室的排气和保压与本示例相同)。假设上一控制周期的待控腔室的压力值为P0，目标压力值为PT，在所存储充气过程中的目标压力变化值中选取两个特征目标压力变化值，分别为P1和P2，其中特征目标压力变化值P1的有效工作时间为
Figure GDA0002911348580000121
保压时间为
Figure GDA0002911348580000122
特征目标压力变化值P2的有效工作时间为
Figure GDA0002911348580000123
保压时间为
Figure GDA0002911348580000124
根据公式(2)和公式(3)可求得特征目标压力变化值P1和特征目标压力变化值P2的控制参数
Figure GDA0002911348580000125
和
Figure GDA0002911348580000126
充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数计算方法为：
Figure GDA0002911348580000127
Figure GDA0002911348580000128
式中，
Figure GDA0002911348580000131
为特征目标压力变化值Pi充气或排气过程中有效工作控制效率；
Figure GDA0002911348580000132
为特征目标压力变化值Pi充气或排气过程中有效工作时间；Pi为特征目标压力变化值；
Figure GDA0002911348580000133
为特征目标压力变化值Pi充气或排气过程中保压控制效率；
Figure GDA0002911348580000134
为特征目标压力变化值Pi充气或排气过程中有效工作时间的保压时间。
根据特征目标压力变化值P1和特征目标压力变化值P2的控制参数
Figure GDA0002911348580000135
和
Figure GDA0002911348580000136
当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的待控腔室的压力值以及公式(4)～(7)，计算可求得上一控制周期的待控腔室的压力值P0充气至目标压力值PT的充气控制时间tu和保压控制时间th。
充气过程中充气和保压的控制时间或排气过程中排气和保压的控制时间的计算方法为：
Figure GDA0002911348580000137
Figure GDA0002911348580000138
tu＝(PT-P0)*η (6)
th＝(PT-P0)*Δη (7)
式中，η为目标压力值PT的有效工作控制效率；ηi为充气或排气过程中特征目标压力变化值Pi的有效工作控制效率；Δη为目标压力值PT的保压控制效率；Δηi为充气或排气过程中特征目标压力变化值Pi的保压控制效率；tu为充气过程中充气控制时间或排气过程中排气控制时间；PT为目标压力值；P0为上一控制周期的待控腔室的压力值；th为充气或排气过程中保压控制时间；i为特征目标压力变化值的个数。
为了更好的拟合充气曲线，将上一控制周期的待控腔室的压力值P0到目标压力值PT的充气过程划分为5个阶段，根据5个阶段，将充气过程中5个阶段交替设置为充气和保压阶段，其中第1、3、5阶段为充气，第2、4阶段为保压。
根据充气过程中充气阶段数量和保压阶段数量以及公式(8)和公式(9)，计算可得到充气过程中每个阶段的控制时间为
Figure GDA0002911348580000141
每个保压阶段的控制时间为
Figure GDA0002911348580000142
充气过程中每个充气阶段的控制时间或排气过程中每个排气阶段的控制时间为：
Figure GDA0002911348580000143
充气或排气过程中每个保压阶段的控制时间为：
Figure GDA0002911348580000144
式中，tc为充气过程中每个充气阶段的控制时间或排气过程中每个排气阶段的控制时间；td为充气或排气过程中每个保压阶段的控制时间；tu为充气过程中充气控制时间或排气过程中排气控制时间；th为充气或排气过程中保压控制时间；m为充气或排气阶段的数量；n为保压阶段的数量。
根据每个充气和保压阶段的控制时间，控制待控腔室的充气和保压。
本发明实施例提供了一种机车的压力控制方法，实时存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，根据阀控参数，在当待控腔室的压力值异常时，能够根据存储的阀控参数自适用模糊控制机车的压力，保证了在所获取的待控腔室的压力值异常时时仍可精准控制机车的压力。
本发明实施例还提供了一种用机车的压力控制系统，参考附图4，包括：
获取单元，获取充气速率和排气速率，以及获取控制周期的目标压力值、阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值；
压力增量值计算单元，根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
条件设定单元，根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
更新单元，根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
压力差计算单元，根据当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第一差值，还根据当前控制周期的阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第二差值；
控制单元，根据第一差值与预设第一阈值的大小关系以及第二差值与预设第二阈值的大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压。
为了保证压力传感器故障时，控制系统还能够精准的控制机车的压力，控制系统还包括：
存储单元，存储充气和排气过程中的目标压力变化值及其阀控参数；
判断单元，判断所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常，在所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器正常时，所述条件设定单元设定待控腔室状态判断条件；在所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器故障时，所述控制单元调用所述存储单元中的阀控参数，根据阀控参数控制待控腔室的充气、排气或保压。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种机车的压力控制方法，其特征在于，包括：
S1：获取充气速率和排气速率；
S2：根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
S3：获取当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值、上一控制周期的阶段目标压力值；
S4：根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
S5：根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
S6：计算当前控制周期的目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第一差值，并计算当前控制周期的阶段目标压力值与待控腔室的压力传感器测得的压力值的第二差值；
S7：判断第一差值与预设第一阈值的大小关系，并判断第二差值与预设第二阈值的大小关系，根据大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压；
S8：下一控制周期时，转入步骤S3循环执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值的计算方法，具体包括：
Figure FDA0002911348570000011
式中：ΔP为控制周期内的充气压力增量值或排气压力增量值；
Figure FDA0002911348570000012
为充气速率或排气速率；P为标准充气压力变化值或标准排气压力变化值；t为标准充气过程控制时间或标准排气过程控制时间；Δt为控制周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中所述状态判断条件包括：
第一状态判断条件和第二状态判断条件；
所述第一状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否大于上一控制周期的阶段目标压力值与充气压力增量值的和值；
所述第一状态判断条件包括：判断当前控制周期的目标压力值是否小于上一控制周期的阶段目标压力值与排气压力增量值的第三差值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S5中更新当前控制周期的阶段目标压力值，具体包括：
若满足第一状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为和值；
若不满足第一状态判断条件但满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为第三差值；
若既不满足第一状态判断条件也不满足第二状态判断条件，将当前控制周期的阶段目标压力值更新为当前控制周期的目标压力值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S7中控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压，具体包括：
判断第一差值是否大于预设第一阈值；
当第一差值大于预设第一阈值时，则判断第二差值是否大于预设第二阈值，当第二差值大于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的充气，当第二差值小于等于预设第二阈值时，控制充气过程中待控腔室的保压；
当第一差值小于等于预设第一阈值时，则判断第一差值是否小于预设第一阈值的相反数；
当第一差值小于预设第一阈值的相反数时，并判断第二差值是否小于预设第二阈值，当第二差值小于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的排气，当第二差值大于等于预设第二阈值时，控制排气过程中待控腔室的保压；
当第一差值大于等于预设第一阈值的相反数时，控制待控腔室的保压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S7之后，还包括：
当不满足第一差值与预设第一阈值的大小关系时，存储充气和排气过程中目标压力变化值及其阀控参数，所述阀控参数包括有效工作时间和保压工作时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S3和步骤S4之间，还包括：
判断所获取的当前控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常；
若是，执行步骤S4；
若否，则计算当前控制周期的目标压力值与上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值的第四差值，并判断第四差值与预设第一阈值的大小关系；
当第四差值大于等于预设第一阈值的相反数且小于等于预设第一阈值时，控制待控腔室的保压；
当第四差值大于预设第一阈值时，则在所存储充气过程中的目标压力变化值中选取多个特征目标压力变化值，根据充气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到充气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
当第四差值小于预设第一阈值的相反数时，则在所存储排气过程中的目标压力变化值中选取多个特征目标压力变化值，根据排气过程中各个特征目标压力变化值的多个有效工作时间和保压时间，采用均值滤波，计算得到排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，控制待控腔室的充气、排气或保压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，控制待控腔室的充气、排气或保压，具体包括：
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的有效工作时间和保压时间，计算得到充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数，所述控制参数包括有效工作控制效率和保压控制效率；
根据充气或排气过程中各个特征目标压力变化值的控制参数、当前控制周期的目标压力值以及上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算充气过程中充气和保压的控制时间，或计算排气过程中排气和保压的控制时间；
根据充气过程中充气和保压的控制时间或排气过程中排气和保压的控制时间，控制待控腔室的充气、排气或保压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制待控腔室的充气、排气或保压，还包括：
将上一控制周期的待控腔室的压力传感器测得的压力值到当前控制周期的目标压力值的充气或排气过程划分为多个阶段；
将充气过程中多个阶段交替设置为充气和保压阶段，或将排气过程中多个阶段交替设置为排气和保压阶段；
根据充气过程中充气和保压阶段数量，计算得到每个充气和保压阶段的控制时间；或根据排气过程中排气和保压阶段数量，计算得到每个排气和保压阶段的控制时间；
根据每个阶段的控制时间，控制待控腔室的充气、排气或保压。
10.一种机车的压力控制系统，其特征在于，包括：
获取单元，获取充气速率和排气速率，以及获取控制周期的目标压力值、阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值；
压力增量值计算单元，根据充气速率和排气速率，计算得到控制周期内的充气压力增量值和排气压力增量值；
条件设定单元，根据当前控制周期的目标压力值、上一控制周期的阶段目标压力值、充气压力增量值、排气压力增量值，设定待控腔室状态判断条件；
更新单元，根据状态判断条件，更新当前控制周期的阶段目标压力值；
压力差计算单元，根据当前控制周期的目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第一差值，还根据当前控制周期的阶段目标压力值和待控腔室的压力传感器测得的压力值，计算得到第二差值；
控制单元，根据第一差值与预设第一阈值的大小关系以及第二差值与预设第二阈值的大小关系，控制当前控制周期的待控腔室的充气、排气或保压。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：
存储单元，存储充气和排气过程中的目标压力变化值及其阀控参数；
判断单元，判断所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器是否正常，在所获取的控制周期的待控腔室的压力传感器正常时，所述条件设定单元设定待控腔室状态判断条件；在所获取的控制周期的待控腔室的的压力传感器故障时，所述控制单元调用所述存储单元中的阀控参数，根据阀控参数控制待控腔室的充气、排气或保压。
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