CN1937392A - 用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法 - Google Patents
用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1937392A CN1937392A CN 200510021735 CN200510021735A CN1937392A CN 1937392 A CN1937392 A CN 1937392A CN 200510021735 CN200510021735 CN 200510021735 CN 200510021735 A CN200510021735 A CN 200510021735A CN 1937392 A CN1937392 A CN 1937392A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- output
- error amount
- error
- speed
- alternating current
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
本发明公开一种用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,在PID调节算法的基础上增加误差变化斜率的判断以及误差值的细分的情况下动态的响应电机外部受力的变化情况。该方法控制在电机控制器控制交流电机在恒扭矩工况下,高速适应外界受力情况调节交流电机的扭矩输出以达到转速的恒定运行,能够满足汽车发动机性能台架速度特性控制要求。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,应用在汽车发动机性能台架上,用于在发动机外特性测量时实现发动机的运行工况的控制。
【背景技术】
在发动机的外特性测量中,有时需要把发动机保持在设定的转速才能开始测量(参见国标GB/T 18297),因此恒速就是为测控提供试验的工况依据。
通常,发动机外特性的测试是在发动机性能试验台架上进行的,台架的执行器件主要就是一个交流电机,在总体机械结构上,基本上可以理解为执行器交流电机与发动机同轴。因此为了得到被测物发动机的外特性性能,就只要控制好执行器交流电机即可。而根据国标GB/T 18297,为了实现发动机的恒速,试验台架基本上需要电机运行在恒扭矩运行段,就靠电机的恒扭矩输出控制以实现台架系统的恒速运行。
现今汽车发动机经过发动机管理系统重新匹配后,存在动力输出双最大扭矩输出点,甚至多最大扭矩输出点的最终匹配结果。这样在采用电机做加载负荷的发动机台架控制中,就存在必须高动态的响应转速与扭矩的情况。在电机的一般控制方法中,多半直接采用PID误差控制方法。它的重大缺点是:
1、只根据转速的误差值来决定电机的加减载荷,对于每次误差之间的变化斜率大小不考虑。这样对于汽车发动机输出扭矩变化不大但转速变化很大的情况,就无法很好的实现转速的稳定控制。
2、PID基本的思想是根据反馈量决定给定量的单方向的增加或是减小。举例:用PID算法控制发动机转速,发现当前转速增加,就要增大扭矩将转速压低;发现转速减小,就要减小扭矩提高转速。但是根据发动机的外特性曲线描述,存在转速增加,扭矩同时也增加;转速减小扭矩同时也减小的运行工况。这样单纯的PID控制无法实现双最大扭矩输出或多最大扭矩输出的发动机转速控制。
3、基于PID的控制算法对于每次产生的误差值是非常关键的。它关系到每次调节的PID基本参数的自整定幅值及其超调幅度。那么对于发动机动力输出外特性控制需要速度点取样相差很大的情况,每次取样点转速差大于500转/分,那么完全依赖PID根据每次调节的误差量来整定就远远来不及了,会造成超调量很大,以至于振荡失控。
【发明内容】
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的直接采用PID误差控制方法所带来的一系列的问题,提供一种用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,在电机控制器控制交流电机在恒扭矩工况下,高速适应外界受力情况调节交流电机的扭矩输出以达到转速的恒定运行。
为实现上述目的,本发明提出一种用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是包括如下步骤:
(A)测量电机或发动机的实时转速;
(B)计算实测转速与设定转速之间的误差值e;
(C)计算所述误差值的斜率e-ei,即,误差值的误差值;其中ei为前次的误差值;
(D)根据误差量e和误差斜率e-ei进行PID算法,计算调节的给定输出U(k);
(E)根据该给定输出U(k)调节电机转速。
根据本发明的优选方案,本发明还包括如下特征:
在所述步骤(D)中计算调节给定输出U(k)的方法为:
如果误差值e=0,则输出U(k)保持不变;
如果误差值e>0且e>ei,则执行PID算法增大输出U(k);
如果误差值e>0且e<=ei且ei-e>length rate,则减小输出U(k);
如果误差值e>0且e<=ei且ei-e<=length rate,则保持输出U(k)一段时间不变,保持一段时间后如果还满足上述判据,则执行PID算法增大U(k)输出将转速压下来;
如果e<0且e<ei,则执行PID调节,减小输出U(k);
如果e<0且e>=ei且e-ei>length rate,则增加U(k)输出
如果e<0且e>=ei且e-ei<=length rate,则保持输出U(k)一段时间不变,保持一段时间后如果还满足上述判据,则执行PID算法减小U(k)输出将转速升上来;
其中length rate是接近设定值时根据e-ei的幅度需要提前预判的阀值。
根据本发明的优选方案,本发明进一步包括如下特征:
如果误差值e>0且e<=ei且ei-e>length rate,则在减小输出U(k)时进行PID微调;如果e<0且e>=ei且e-ei>length rate,则在增加U(k)输出时进行PID微调。
根据本发明的优选方案,本发明进一步包括如下特征:
先将油门执行器开到一定比例的节气门开度,再由电机控制整体速度达到恒定转速,进行该开气门开度条件下的发动机外特性测量;然后再将油门执行器开到另一比例的节气门开度,再由电机控制整体速度达到恒定转速,进行该开气门开度条件下的发动机外特性测量;依此类推,进行不同比例节气门开度下外特性的测控。
根据本发明的优选方案,本发明进一步包括步骤(F)——误差值细分:根据误差量e和误差斜率e-ei的情况,将每次的设定值与原始设定值的差值情况分步给出。
由于本发明采用了上述方案,在PID调节算法的基础上增加误差变化斜率的判断以及误差值的细分的情况下动态的响应电机外部受力的变化情况。该方法控制能够满足汽车发动机性能台架速度特性控制要求。
【附图说明】
图1是本发明的应用对象——汽车发动机台架测试系统电路方框示意图。
图2是本发明总体流程示意图。
图3是本发明PID算法流程示意图。
【具体实施方式】
图1所示为本发明的应用对象——汽车发动机台架测试系统方框图,虚线框内是与本发明相关的硬件系统。具体的信号流程如下:首先,模块6在模块4的控制情况下调节被测发动机的节气门恒定;由模块1检测并输出实时转速测量信号,模块2将其调理为标准信号后,被模块3采集转换为数字信号,最后由模块4处理,得出实时转速测量数值;由模块4根据实时测量的转速情况通过算法调节模块5的扭矩输出情况以实现交流电机的转速恒定输出。其中,模块3采用了National Instrument的6025采集卡,它具有12位精度,200k的采样速率,16路模拟输入通道,2路模拟输出通道和8路数字输入/输出通道。模块4的编程语言是National Instrument开发的LabVIEW。
模块2的角色就是实现外围模拟电量处理成NI卡能够接口的形式,进入NI的数据采集卡。“调理”的意思就是处理,将外围众多模拟电量经过转换,使得NI系统能够直接使用。
模块4将转速传感器的信号经过模块2的电信号调理进入数据采集卡。然后通过脉冲计数的方式进行实时测量。这里谈到的实时转速就是指依赖于计算机的高性能运算速度,进行小于10mS的高速测速以实现实时转速的连续输出。
由于电机在加载控制柜的装机情况下处于恒扭矩运行状态,由数据采集卡控制其扭矩的输出状态就可以实现控制电机的扭矩输出。具体的算法就是下面所介绍的PID算法实现转速闭环控制。
如图2、3所示,本发明控制方法由7个基本组成:实时转速取样、转速取样间隔、转速误差值的误差值(变化斜率)、误差值细分幅度、PID基本值、PID调节速度、PID微调。实时转速取样是决定每次转速取样的累计时间,为了实现动态的响应,这是一个毫秒级的时间。转速取样间距是调节每次转速的取样间隔的取样次数,这是由于转速对于控制器的扭矩输出响应存在延迟而必要产生的调节指标。误差值细分是根据每次基本误差值的情况进行细分,降低每次超调幅度。PID基本值、PID调节速度与PID微调是一起配合使用的。每次控制循环都有PID的基本值从前一次控制循环产生的PID基本值,再跟据当前转速的误差与转速的变化斜率共同决定PID的调节速度,产生新的PID输出参数,经过最后微调的处理,输出给电机控制器实现速度特性的精准控制。该控制方法动态响应好,完全能够满足汽车发动机速度特性测量的需要。
在一个具体实施例中,其控制思路如下:
一、e=0,U(k)保持不变输出
二、e>0;表示当前速度大于设定速度
1、e>ei;e是最新的误差量,表示在持续升速
U(k)需要执行PID算法增大输出
2、e<=ei
(1)ei-e>length rate:表示在向设定值靠近,但是靠的太快了。此时需要让它不要那么快,需要减小一点U(k)输出,或是让它调节的慢一点
U(k)-微调值0.00025×(e-ei)/0.6
这种处理可称为PID微调。其中系数0.00025需要每更换一款发动机进行初步试验,根据接近设定值时e-ei的值的幅度进行设定。也就是每换一款发动机需要简单的建模。微调是为了在接近设定值的情况下防止调节过冲。
(2)ei-e<=length rate:向设定值靠的很慢,并且还有可能是保持在一个与设定值比较接近的速度上。此时保持U(k)输出2s,如果还这样,执行PID算法增大U(k)输出将转速压下来。
三、e<0;表示当前速度小于设定速度
1、e<ei;表示持续减速
U(k)执行PID调节,减小输出
2、e>=ei
(1)e-ei>length rate;向设定值靠近,但是太快,需要增加一点U(k),不要让它升的那么快,需要增大一点U(k)输出,或是让它调节的慢一点
U(k)+微调值0.00025×(e-ei)/0.5
(2)e-ei<=length rate;不向设定值靠近,并且可能保持在一个与设定值比较接近的速度上。此时保持U(k)输出2s,如果还这样,执行PID算法减小U(k)输出将转速升上来。
其中,在执行PID算法增大或减小U(K)输出时,如果误差斜率较大,需要进行误差值细分,即:把预定的总调节量细分成多个,一步一步调节到位,而不是一次调节到位。这是一个为了防止变化量太大进行的细分。比如设定值从2000转设定到5000转,就会有这样的处理,会100转的递增而不是一下从2000转冲到5000转。主要用于保护被测发动机。
上述实施例只是为了说明问题,不能理解为对本发明的保护范围的限制。例如,实施例中提到的数值的公式,对于不同的发动机就需要不同的取舍。
Claims (5)
1、一种用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是包括如下步骤:
(A)测量电机或发动机的实时转速;
(B)计算实测转速与设定转速之间的误差值e;
(C)计算所述误差值的斜率e-ei,即,误差值的误差值;其中ei为前次的误差值;
(D)根据误差量e和误差斜率e-ei进行PID算法,计算调节的给定输出U(k);
(E)根据该给定输出U(k)调节电机转速。
2、如权利要求1所述的用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是所述步骤(D)中计算调节给定输出U(k)的方法为:
如果误差值e=0,则输出U(k)保持不变;
如果误差值e>0且e>ei,则执行PID算法增大输出U(k);
如果误差值e>0且e<=ei且ei-e>length rate,则减小输出U(k);
如果误差值e>0且e<=ei且ei-e<=length rate,则保持输出U(k)一段时间不变,保持一段时间后如果还满足上述判据,则执行PID算法增大U(k)输出将转速压下来;
如果e<0且e<ei,则执行PID调节,减小输出U(k);
如果e<0且e>=ei且e-ei>length rate,则增加U(k)输出
如果e<0且e>=ei且e-ei<=length rate,则保持输出U(k)一段时间不变,保持一段时间后如果还满足上述判据,则执行PID算法减小U(k)输出将转速升上来;
其中length rate是接近设定值时根据e-ei的幅度需要提前预判的阀值。
3、如权利要求2所述的用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是:如果误差值e>0且e<=ei且ei-e>length rate,则在减小输出U(k)时进行PID微调;如果e<0且e>=ei且e-ei>length rate,则在增加U(k)输出时进行PID微调。
4、如权利要求1或2或3所述的用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是:先将油门执行器开到一定比例的节气门开度,再由电机控制整体速度达到恒定转速,进行该开气门开度条件下的发动机外特性测量;然后再将油门执行器开到另一比例的节气门开度,再由电机控制整体速度达到恒定转速,进行该开气门开度条件下的发动机外特性测量;依此类推,进行不同比例节气门开度下外特性的测控。
5、如权利要求1或2或3所述的用于发动机性能台架的交流电机速度特性控制方法,其特征是还包括步骤(F)——误差值细分:根据误差量e和误差斜率e-ei的情况,将每次的设定值与原始设定值的差值情况分步给出。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100217353A CN100449930C (zh) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 用于发动机性能试验台架的交流电机速度特性控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100217353A CN100449930C (zh) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 用于发动机性能试验台架的交流电机速度特性控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1937392A true CN1937392A (zh) | 2007-03-28 |
CN100449930C CN100449930C (zh) | 2009-01-07 |
Family
ID=37954726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100217353A Active CN100449930C (zh) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 用于发动机性能试验台架的交流电机速度特性控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100449930C (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105114188A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-02 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种自适应柴油机步进调速方法 |
CN112796891A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-05-14 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 基于ats空气涡轮起动机气源分段pid调节方法的应用 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05328772A (ja) * | 1992-05-13 | 1993-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | モータ速度制御装置 |
JPH0833375A (ja) * | 1994-07-20 | 1996-02-02 | Toshiba Corp | 速度制御装置 |
JP2001157476A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-06-08 | Ckd Corp | モータ制御装置 |
-
2005
- 2005-09-20 CN CNB2005100217353A patent/CN100449930C/zh active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105114188A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-02 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种自适应柴油机步进调速方法 |
CN105114188B (zh) * | 2015-07-31 | 2018-07-13 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种自适应柴油机步进调速方法 |
CN112796891A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-05-14 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 基于ats空气涡轮起动机气源分段pid调节方法的应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100449930C (zh) | 2009-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104316333B (zh) | 一种助力自行车中置系统的测试系统 | |
CN109695533A (zh) | 一种调速器液压随动系统中位自动智能整定系统及方法 | |
CN106401757A (zh) | 发动机的断缸模式实现方法、系统及车辆 | |
CN100449930C (zh) | 用于发动机性能试验台架的交流电机速度特性控制方法 | |
CN108426717A (zh) | 发动机试验参数异常状况自动判断方法及存储介质 | |
CN1932453A (zh) | 汽车节气门体进气量测试系统和测试方法 | |
CN108646180A (zh) | 水电机组一次调频动态实时性能测试系统及其测试方法 | |
CN103292872A (zh) | 一种空气质量流量计性能检测系统 | |
CN108019289A (zh) | 一种电控发动机自适应标定控制方法 | |
EP3526471A1 (en) | Determining loads on a wind turbine | |
CN114460985B (zh) | 一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法 | |
CN112051066B (zh) | 小汽轮机进汽调门流量特性测定方法、装置、设备及介质 | |
CN113625543B (zh) | 高速水力测功器的pid控制仿真分析方法及系统、存储介质 | |
CN113588270A (zh) | 一种检测涡轮增压电控执行器的方法及装置 | |
Xu et al. | Self-tuning method of electronic governor parameters for marine medium-speed diesel engine | |
CN109253884B (zh) | 基于神经网络的涡轮排气背压估计方法 | |
CN106877767B (zh) | 在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置 | |
CN112229636A (zh) | 一种基于电子调节器的调试系统 | |
CN118074592B (zh) | 一种转速控制方法、装置、电子设备及存储介质 | |
CN100356280C (zh) | 离散控制中测量失真的动态补偿法及其控制系统 | |
CN118507184B (zh) | 一种基于智能驱动的电阻调节装置 | |
Pan et al. | Design of Torque angle based photoelectric shaft power acquisition device and data processing method | |
CN2669175Y (zh) | 螺旋伞齿轮试验台 | |
CN204239219U (zh) | 重型压气机空气流量和效率在线测量装置 | |
CN118381406B (zh) | 一种永磁同步电机矢量解耦控制方法及相关设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |