CN113625542A - 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型 - Google Patents

一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型 Download PDF

Info

Publication number
CN113625542A
CN113625542A CN202010373235.0A CN202010373235A CN113625542A CN 113625542 A CN113625542 A CN 113625542A CN 202010373235 A CN202010373235 A CN 202010373235A CN 113625542 A CN113625542 A CN 113625542A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
value
torque
coefficient
feedforward compensation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010373235.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王海燕
邵桂欣
黄颍华
刘三兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Original Assignee
Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Electric Vehicle Co Ltd filed Critical Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Priority to CN202010373235.0A priority Critical patent/CN113625542A/zh
Publication of CN113625542A publication Critical patent/CN113625542A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Abstract

本发明提供了一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型，所述比例积分微分控制方法，包括：获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。上述方案，测功机模型采用前馈+PID的方式建模，可以使车辆系统快速响应目标转速和目标扭矩；采用变参数测功机模型可以降低车辆系统仿真误差，提高目标转速和目标扭矩的精度，使转速和扭矩稳定在目标值；此外，两种控制模式可以较全面的模拟真实测功机的应用场景。

Description

一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型。
背景技术
在汽车控制器算法开发和硬件在环(Hardware-in-the-Loop，简称HIL)测试中，需要建立车辆动力学仿真模型作为被控对象，配合控制算法的开发和验证。
测功机模型是车辆动力学仿真模型的一部分，目前，测功机建模方法基本都是采用定参数的比例积分微分(Proportion Integral Differential，简称PID)控制方法。此类测功机模型结构简单，但是在转速、扭矩变复杂的动态工况下，车辆系统跟随误差较大。
此外，传统建模方法只有PID控制，车辆系统达到目标转速和目标扭矩的时间较慢；传统建模方法采用的是定参数PID控制，目标转速和扭矩波动较大，甚至在有些极限工况下无法达到目标值。
发明内容
本发明实施例提供一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型，用以改善现有技术中测功机模型的动态响应性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种比例积分微分控制方法，包括：
获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；
根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
可选地，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
可选地，所述根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值，包括：
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数；
将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。
可选地，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度；所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
可选地，所述根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数，包括：
获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
依据本发明的另一个方面，提供了一种比例积分微分控制装置，包括：
数据获取模块，用于获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；
参数计算模块，用于根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
控制调节模块，用于将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
可选地，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
可选地，所述参数计算模块包括：
数据查询子模块，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数；
参数计算子模块，用于将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。
可选地，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度；所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
可选地，所述数据查询子模块包括：
表格获取单元，用于获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
表格查询单元，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
依据本发明的另一个方面，提供了一种测功机模型，包括处理器、存储器和存储在所述存储器上的程序，所述处理器用于运行所述程序，执行如上所述的比例积分微分控制方法。
本发明的有益效果是：
上述方案，测功机模型采用前馈+PID的方式建模，可以使车辆系统快速响应目标转速和目标扭矩；采用变参数测功机模型可以降低车辆系统仿真误差，提高目标转速和目标扭矩的精度，使转速和扭矩稳定在目标值；此外，两种控制模式可以较全面的模拟真实测功机的应用场景。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的比例积分微分控制方法示意图；
图2表示本发明实施例提供的比例积分微分控制装置示意图；
图3表示本发明实施例提供的测功机模型的输入输出接口有关数据示意图；
图4表示本发明实施例提供的测功机模型和车辆系统的闭环原理示意图；
图5表示本发明实施例提供的测功机模型的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明用以改善现有技术中测功机模型的动态响应性能，提供一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型。
如图1所示，本发明其中一实施例提供一种比例积分微分控制方法，包括：
S11：获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；可选地，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
S12：根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
S13：将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
需要说明的是，传统的PID控制方法，其比例系数、积分系数和微分系数是确定的参数值，在转速、扭矩变复杂的动态工况下，存在车辆系统跟随误差较大的问题，即定参数的PID控制方法的动态响应性能差。本发明实施例提供的PID控制方法，其比例系数、积分系数和微分系数是根据车辆系统的实时扭矩和转速，通过查表来确定的，是一种基于变参数的PID控制方法，控制更为精确及时。
可选地，在所述获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值之前，所述比例积分微分控制方法还包括：
选择控制模式，所述控制模式包括第一控制模式和第二控制模式；
其中，在所述第一控制模式下，所述目标值包括所述转速的目标值；在所述第二控制模式下，所述目标值包括所述转速的目标值和所述扭矩的目标值。
也就是说，使用本发明其中一实施例所提供的比例积分微分控制方法进行测功机建模，可以模拟测功机的两种工作模式，即所述第一控制模式和所述第二控制模式。第一种工作模式(即所述第一控制模式)：恒转速模式，测功机模型可以通过调整输出负载扭矩的大小，使车辆系统的转速稳定在目标转速，此模式可用于验证和测试控制器在车辆稳态下的控制策略；也可以模拟测功机的第二种工作模式(即所述第二控制模式)：恒扭矩模式，所述测功机模型通过控制加速踏板开度，使车辆系统的动力源(电机或发动机等)输出目标扭矩，另一方面，测功机模型输出负载扭矩，使车辆系统的转速稳定在目标转速，此模式可用于验证发动机在NRTC瞬态测试循环或NRSC稳态测试循环等工况下的排放特性。
具体的，采用本发明其中一实施例所提供的比例积分微分控制方法进行测功机建模，测功机模型的工作模式可分为恒转速模式和恒扭矩模式，通过模型的输入接口信号工作模式m进行判断。可选地，m＝1，所述测功机模型的工作模式为恒转速模式；m＝2，所述工作模式为恒扭矩模式。
可选地，所述根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值，包括：
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数；可选地，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度。
具体的，在所述恒转速模式下，需要获得的是前馈补偿扭矩；而在所述恒扭矩模式下，需要获得的是前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度。
将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。可选地，所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
具体的，在所述恒转速模式下，计算获得的所输入参数值是扭矩值，所述测功机模型可以通过所述扭矩值调整输出负载扭矩的大小，直至使得所述车辆系统的当前转速稳定在目标转速；在所述恒扭矩模式下，计算获得的所输入参数值是扭矩值和加速踏板开度值，所述测功机模型通过所述加速踏板开度值控制加速踏板开度，直至使车辆系统的动力源(电机或发动机等)输出目标扭矩，另一方面，所述测功机模型根据所述扭矩值输出负载扭矩，直至使所述车辆系统的转速稳定在目标转速。
可选地，所述根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数，包括：
获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
需要说明的是，所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应各个不同的特性表，所述特性表为二维表。其中，所述前馈补偿扭矩和所述前馈补偿加速踏板开度所分别对应的特性表是根据标定试验结果建立的，所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数所分别对应特性表是通过在不同工况下整定建立的。
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
具体的，将所述目标参数的所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。可选地，所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。下面将针对如何模块计算确定所述扭矩值(即测功机扭矩Tb)，以及如何计算所述加速踏板开度值(即加速踏板开度Ap)进行具体说明：
(1)确定测功机扭矩Tb的过程：
测功机扭矩Tb的计算以系统当前转速n和目标转速ni的偏差en(t)作为PID控制的输入，以目标转速ni作为前馈补偿Gf控制的输入。计算方法为：
Figure BDA0002478940070000061
其中，前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd均由二维特性表表示，根据目标转速ni和当前负荷查询各个特性表，获得前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，当前负荷根据当前扭矩T和前馈补偿特性表中最大扭矩的比值获得。
需要说明的是，在此项计算中，前馈补偿Gf具体为前馈补偿扭矩，前馈补偿特性表具体为所述前馈补偿扭矩所对应的二维特性表，测功机扭矩Tb的输出不能超出[0,最大扭矩]的范围。
(2)计算加速踏板开度Ap的过程：
加速踏板开度Ap的计算以系统当前扭矩T和目标扭矩Ti的偏差eT(t)作为PID控制的输入，以目标扭矩Ti作为前馈补偿Gf控制的输入。计算方法为：
Figure BDA0002478940070000062
其中，前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd均由二维特性表表示，根据当前转速n和目标扭矩Ti查询特性表获得补偿加速踏板开度。
需要说明的是，在此项计算中，前馈补偿Gf具体为前馈补偿加速踏板开度，加速踏板开度Ap的输出不能超出[0,100％]的限制。
还需要说明的是，所述前馈补偿Gf所对应的特性表中的特性参数通过系统的标定试验获得，比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd所分别对应的特性表中的特性参数通过在不同工况下整定获得。
综上，如图3-5所示，本发明其中一实施例提供的比例积分微分控制方法可以用于测功机建模，如图5所示，其主要步骤包括：根据工作模式输入信号m的设定值来选择控制模式，其中，在m＝1时，进入所述第一控制模式；在m＝2时，进入所述第二控制模式。
在所述第一控制模式下，可设定目标转速ni，计算输出测功机扭矩Tb，用于调整车辆系统当前转速n达到目标转速ni。车辆系统根据所述测功机扭矩Tb和动力源输出的当前扭矩T计算车辆系统当前转速n，直至使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
在所述第二控制模式下，可设定目标转速ni和目标扭矩Ti，分别计算输出测功机扭矩Tb和加速踏板开度Ap，用于调整车辆系统当前转速n达到目标转速ni，当前扭矩T达到目标扭矩Ti。车辆系统根据加速踏板开度Ap控制动力源输出当前扭矩T，并根据所述测功机扭矩Tb和动力源输出的当前扭矩T计算车辆系统当前转速n，直至使得所述车辆系统的扭矩稳定在目标扭矩Ti，以及使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
也就是说，如图4所示，设定目标控制参数的目标值后，根据控制模式等条件查找前馈补偿Gf，通过查各种特性表获取如图3所示的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，计算输出测功机扭矩Tb、加速踏板开度Ap。将测功机扭矩Tb、加速踏板开度Ap输入至车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值，具体为：在第一控制模式下，使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni；在第二控制模式下，使得所述车辆系统的扭矩稳定在目标扭矩Ti，以及使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
本发明实施例中，采用前馈+PID控制方法的方式进行测功机建模，可以使车辆系统快速响应目标转速和目标扭矩；采用变参数测功机模型可以降低车辆系统仿真误差，提高目标转速和目标扭矩的精度，使转速和扭矩稳定在目标值；此外，两种控制模式可以较全面的模拟真实测功机的应用场景。
如图2所示，本发明实施例还提供一种比例积分微分控制装置，包括：
数据获取模块21，用于获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；可选地，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
参数计算模块22，用于根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
控制调节模块23，用于将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
需要说明的是，传统的PID测功机模型，其比例系数、积分系数和微分系数是确定的参数值，在转速、扭矩变复杂的动态工况下，存在车辆系统跟随误差较大的问题，即定参数的PID测功机模型的动态响应性能差。为改善定参数PID测功机模型的动态响应性能，本发明实施例提供的比例积分微分控制装置，可以是一种基于前馈补偿的变参数PID测功机模型，其比例系数、积分系数和微分系数是根据车辆系统的实时扭矩和实时转速(即所述目标控制参数的当前值)通过查表来确定的，控制更为精确，动态响应性能好。
可选地，所述测功机模型还包括：
模式选择模块，用于选择控制模式，所述控制模式包括第一控制模式和第二控制模式；
其中，在所述第一控制模式下，所述目标值包括所述转速的目标值；在所述第二控制模式下，所述目标值包括所述转速的目标值和所述扭矩的目标值。
也就是说，使用本发明其中一实施例所提供的测功机模型，可以模拟测功机的两种工作模式，即所述第一控制模式和所述第二控制模式。第一种工作模式(即所述第一控制模式)：恒转速模式，所述测功机模型可以通过调整输出负载扭矩的大小，使车辆系统的转速稳定在目标转速，此模式可用于验证和测试控制器在车辆稳态下的控制策略；也可以模拟测功机的第二种工作模式(即所述第二控制模式)：恒扭矩模式，所述测功机模型通过控制加速踏板开度，使车辆系统的动力源(电机或发动机等)输出目标扭矩，另一方面，测功机模型输出负载扭矩，使车辆系统的转速稳定在目标转速，此模式可用于验证发动机在NRTC瞬态测试循环或NRSC稳态测试循环等工况下的排放特性。
具体的，根据本发明其中一实施例，所述测功机模型的工作模式可分为恒转速模式和恒扭矩模式，通过模型的输入接口信号工作模式m进行判断。可选地，m＝1，所述测功机模型的工作模式为恒转速模式；m＝2，所述工作模式为恒扭矩模式。
可选地，所述参数计算模块包括：
数据查询子模块，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数。可选地，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度。
具体的，在所述恒转速模式下，所述数据查询子模块需要获得的是前馈补偿扭矩；而在所述恒扭矩模式下，需要获得的是前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度。
参数计算子模块，用于将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。可选地，所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
具体的，在所述恒转速模式下，计算获得的所输入参数值是扭矩值，所述测功机模型可以通过所述扭矩值调整输出负载扭矩的大小，直至使得所述车辆系统的当前转速稳定在目标转速；在所述恒扭矩模式下，计算获得的所输入参数值是扭矩值和加速踏板开度值，所述测功机模型通过所述加速踏板开度值控制加速踏板开度，直至使车辆系统的动力源(电机或发动机等)输出目标扭矩，另一方面，所述测功机模型根据所述扭矩值输出负载扭矩，直至使所述车辆系统的转速稳定在目标转速。
可选地，所述数据查询子模块包括：
表格获取单元，用于获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
需要说明的是，所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应各个不同的特性表，所述特性表为二维表。其中，所述前馈补偿扭矩和所述前馈补偿加速踏板开度所分别对应的特性表是根据标定试验结果建立的，所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数所分别对应特性表是通过在不同工况下整定建立的。
表格查询单元，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
具体的，参数计算子模块将所述目标参数的所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。可选地，所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。可选地，所述参数计算子模块包括扭矩计算子模块和加速踏板开度计算子模块，下面将针对扭矩计算子模块如何模块计算确定所述扭矩值(即测功机扭矩Tb)，以及加速踏板开度计算子模块如何计算所述加速踏板开度值(即加速踏板开度Ap)进行具体说明：
(1)扭矩计算子模块计算确定测功机扭矩Tb的过程：
测功机扭矩Tb的计算以系统当前转速n和目标转速ni的偏差en(t)作为PID控制的输入，以目标转速ni作为前馈补偿Gf控制的输入。计算方法为：
Figure BDA0002478940070000101
其中，扭矩计算子模块中，前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd均由二维特性表表示，根据目标转速ni和当前负荷查询各个特性表，获得前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，当前负荷根据当前扭矩T和前馈补偿特性表中最大扭矩的比值获得。
需要说明的是，在此项计算中，前馈补偿Gf具体为前馈补偿扭矩，前馈补偿特性表具体为所述前馈补偿扭矩所对应的二维特性表，测功机扭矩Tb的输出不能超出[0,最大扭矩]的范围。
(2)加速踏板开度计算子模块计算加速踏板开度Ap的过程：
加速踏板开度Ap的计算以系统当前扭矩T和目标扭矩Ti的偏差eT(t)作为PID控制的输入，以目标扭矩Ti作为前馈补偿Gf控制的输入。计算方法为：
Figure BDA0002478940070000102
其中，加速踏板开度计算子模块中，前馈补偿Gf、比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd均由二维特性表表示，根据当前转速n和目标扭矩Ti查询特性表获得补偿加速踏板开度。
需要说明的是，在此项计算中，前馈补偿Gf具体为前馈补偿加速踏板开度，加速踏板开度Ap的输出不能超出[0,100％]的限制。
还需要说明的是，所述前馈补偿Gf所对应的特性表中的特性参数通过系统的标定试验获得，比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd所分别对应的特性表中的特性参数通过在不同工况下整定获得。
综上，如图3-5所示，本发明其中一实施例提供的测功机模型，其工作原理如图5所示：所述测功机根据工作模式输入信号m的设定值来判断当前的工作模式，其中，在m＝1时，进入所述恒转速模式工作；在m＝2时，进入所述恒扭矩模式工作。
在所述恒转速模式下，可设定目标转速ni，由测功机模型的所述参数计算模块中的扭矩计算子模块输出测功机扭矩Tb，用于调整车辆系统当前转速n达到目标转速ni。车辆系统根据所述测功机扭矩Tb和动力源输出的当前扭矩T计算车辆系统当前转速n，所述当前转速n会被反馈给所述测功机模型，用以继续后续计算，直至使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
在所述恒扭矩模式下，可设定目标转速ni和目标扭矩Ti，由测功机模型的所述参数计算模块中的扭矩计算子模块和加速踏板开度计算子模块分别输出测功机扭矩Tb和加速踏板开度Ap，用于调整车辆系统当前转速n达到目标转速ni，当前扭矩T达到目标扭矩Ti。车辆系统根据加速踏板开度Ap控制动力源输出当前扭矩T，并根据所述测功机扭矩Tb和动力源输出的当前扭矩T计算车辆系统当前转速n，所述当前扭矩T和所述当前转速n会被反馈给所述测功机模型，用以继续后续计算，直至使得所述车辆系统的扭矩稳定在目标扭矩Ti，以及使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
也就是说，如图4所示，设定目标控制参数的目标值输入测功机模型后，测功机模型根据工作模式等条件查找前馈补偿Gf，输入到测功机模型中负责PID控制的模块，测功机通过查各种特性表获取如图3所示的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，计算输出测功机扭矩Tb、加速踏板开度Ap。将测功机扭矩Tb、加速踏板开度Ap输入至车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值，具体为：在第一控制模式下，使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni；在第二控制模式下，使得所述车辆系统的扭矩稳定在目标扭矩Ti，以及使所述车辆系统的转速稳定在目标转速ni。
本发明实施例提供的测功机模型分为恒转速模型和恒扭矩模式，除了可调节车辆系统的目标转速，还可以调节车辆系统的目标扭矩；传统测功机模型采用定参数的PID模型，本发明实施例提供的测功机模型采用基于前馈补偿的变PID参数模型；前馈补偿采用二维参数特性表的形式实现，PID控制器参数比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd均由二维特性表表示。本发明实施例提供的测功机模型可用于传统汽车、电动汽车和混合动力汽车等车辆动力学模型和其他需要应用测功机进行转速、扭矩调节的系统。
本发明实施例中，测功机模型采用前馈+PID的方式建模，可以使车辆系统快速响应目标转速和目标扭矩；采用变参数测功机模型可以降低车辆系统仿真误差，提高目标转速和目标扭矩的精度，使转速和扭矩稳定在目标值；此外，两种控制模式可以较全面的模拟真实测功机的应用场景。
本发明实施例还提供一种测功机模型，包括处理器、存储器和存储在所述存储器上的程序，所述处理器用于运行所述程序，执行如上所述的比例积分微分控制方法。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种比例积分微分控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；
根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
2.根据权利要求1所述的比例积分微分控制方法，其特征在于，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
3.根据权利要求2所述的比例积分微分控制方法，其特征在于，所述根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值，包括：
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数；
将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。
4.根据权利要求3所述的比例积分微分控制方法，其特征在于，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度；所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
5.根据权利要求4所述的比例积分微分控制方法，其特征在于，所述根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数，包括：
获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
6.一种比例积分微分控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取车辆系统目标控制参数的目标值和当前值；
参数计算模块，用于根据所述当前值和所述目标值的偏差，计算所述车辆系统的输入参数值；
控制调节模块，用于将所述输入参数值输入至所述车辆系统，调节所述车辆系统的目标控制参数，直至所述目标控制参数达到所述目标值。
7.根据权利要求6所述的比例积分微分控制装置，其特征在于，所述目标控制参数包括转速和/或扭矩。
8.根据权利要求7所述的比例积分微分控制装置，其特征在于，所述参数计算模块包括：
数据查询子模块，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，获得前馈补偿、比例系数、积分系数和微分系数；
参数计算子模块，用于将所述当前值和所述目标值的偏差与所述前馈补偿、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数通过线性结合计算获得所述输入参数值。
9.根据权利要求8所述的比例积分微分控制装置，其特征在于，所述前馈补偿包括前馈补偿扭矩和前馈补偿加速踏板开度；所述输入参数值包括扭矩值和加速踏板开度值。
10.根据权利要求9所述的比例积分微分控制装置，其特征在于，所述数据查询子模块包括：
表格获取单元，用于获取与所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数分别对应的特性表；
表格查询单元，用于根据所述目标控制参数的所述当前值和所述目标值，分别查找各个所述特性表，获得所述前馈补偿扭矩、所述前馈补偿加速踏板开度、所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数。
11.一种测功机模型，其特征在于，包括处理器、存储器和存储在所述存储器上的程序，所述处理器用于运行所述程序，执行权利要求1至5任一项所述的比例积分微分控制方法。
CN202010373235.0A 2020-05-06 2020-05-06 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型 Pending CN113625542A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010373235.0A CN113625542A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010373235.0A CN113625542A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113625542A true CN113625542A (zh) 2021-11-09

Family

ID=78376594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010373235.0A Pending CN113625542A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113625542A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114063441A (zh) * 2021-11-17 2022-02-18 北京通敏未来动力科技有限公司 一种电动缸加载控制方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106527119A (zh) * 2016-11-03 2017-03-22 东华大学 基于模糊控制的微分先行pid控制系统
CN108153145A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥工大高科信息科技股份有限公司 一种基于pid和滤波算法的列车速度自动控制方法
CN108427285A (zh) * 2018-04-09 2018-08-21 天津大学 面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法
CN109624979A (zh) * 2019-02-14 2019-04-16 北京经纬恒润科技有限公司 一种定速巡航扭矩控制方法及系统
CN109932892A (zh) * 2017-12-17 2019-06-25 赵富生 一种pid参数自整定装置
CN109932893A (zh) * 2017-12-17 2019-06-25 赵富生 一种pid参数自整定方法
CN110703693A (zh) * 2019-10-15 2020-01-17 华中科技大学 一种机床进给系统的迭代学习前馈控制方法及系统
JP2020041866A (ja) * 2018-09-07 2020-03-19 株式会社明電舎 動力計制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106527119A (zh) * 2016-11-03 2017-03-22 东华大学 基于模糊控制的微分先行pid控制系统
CN109932892A (zh) * 2017-12-17 2019-06-25 赵富生 一种pid参数自整定装置
CN109932893A (zh) * 2017-12-17 2019-06-25 赵富生 一种pid参数自整定方法
CN108153145A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥工大高科信息科技股份有限公司 一种基于pid和滤波算法的列车速度自动控制方法
CN108427285A (zh) * 2018-04-09 2018-08-21 天津大学 面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法
JP2020041866A (ja) * 2018-09-07 2020-03-19 株式会社明電舎 動力計制御装置
CN109624979A (zh) * 2019-02-14 2019-04-16 北京经纬恒润科技有限公司 一种定速巡航扭矩控制方法及系统
CN110703693A (zh) * 2019-10-15 2020-01-17 华中科技大学 一种机床进给系统的迭代学习前馈控制方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹华云: "基于测功机平台的发动机转速PID控制器的智能优化研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）, no. 7, pages 042 - 91 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114063441A (zh) * 2021-11-17 2022-02-18 北京通敏未来动力科技有限公司 一种电动缸加载控制方法、装置、电子设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108071502B (zh) 基于map自学习和扰动补偿的扭矩控制系统及其方法
CN107894790B (zh) 一种mt车型发动机油门扭矩特性匹配方法
DE102005045925A1 (de) Luftmassendurchflussschätzung anhand des Krümmerabsolutdrucks
CN111670352B (zh) 用于在试验台上调节驱动单元的冷却剂回路的冷却剂的温度的方法
CN110703693B (zh) 一种机床进给系统的迭代学习前馈控制方法及系统
CN110926830A (zh) 自动驾驶车辆测试方法、装置以及控制器和介质
CN105929791B (zh) 平面直角坐标运动系统的直接轮廓控制方法
CN113625542A (zh) 一种比例积分微分控制方法、控制装置及测功机模型
CN106285960B (zh) 一种车辆仿真参数的计算方法和装置
CN111666648A (zh) 一种航空发动机动态特性模拟方法
JP7323528B2 (ja) テストベンチを作動させるための方法
JP2021507252A (ja) テストベンチを作動させるための方法
CN110077388B (zh) 一种混合动力发动机转矩控制系统及方法
Li et al. A test technology of a vehicle driveline test bench with electric drive dynamometer for dynamic emulation
US20130338975A1 (en) Method for co-simulation of two or more mathematical models
JP2785335B2 (ja) 車両用内燃機関の制御装置
CN104653317A (zh) 一种基于仲裁表决的扭矩控制方法
CN113442928B (zh) 混联式混合动力系统发动机扭矩在线估计方法及装置
Guse et al. Next Level of Testing-Extended Frontloading through Latency-optimized EiL Test Benches
Zhang et al. Engine speed coordination control method of auxiliary power unit
JPH0658844A (ja) 駆動試験機の電気慣性補償制御方法および装置
Bier et al. Development and Optimization of Hybrid Powertrains at the X-in-th e-Loop Engine Testbed
Wang et al. Road Dynamic Simulation for Vehicle Driveline Experiments
Oberschwendtner et al. Static Test Procedure for Electromechanical Actuators for UAV Applications
CN117310485A (zh) 一种低成本的实车路谱自动巡航方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination