一种柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置。基于继电反馈生成一个适当的振荡来获得受控过程的频率特性和系统模型；将受控过程上的一点用改进Ziegler‑Nichols方法移到多个期望相位裕度处，得到不同整定方案；通过阶跃响应的ITAE性能指标对参数方案进行分析选择，确定最优共轨压力控制PID参数。实验和工程应用表明，共轨压力控制PID参数自整定可达到满意的控制效果，降低了整定难度和整定时间，提升了整定一致性。

A PID parameter self-tuning control device for common rail pressure of diesel engine

The utility model discloses a PID parameter self-tuning control device for the common rail pressure of a diesel engine. Relay feedback to generate an appropriate oscillation is derived based on frequency characteristics and system model of the controlled process; a controlled process on the modified Ziegler Nichols method moved to a desired phase margin, different tuning scheme is obtained; the step response of the ITAE performance index parameters were selected for analysis and to determine the optimal parameters of common rail pressure control PID. Experimental and engineering applications show that PID self-tuning of common rail pressure control can achieve satisfactory control effect, reduce setting difficulty and setting time, and improve the consistency of setting.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置
本技术涉及PID参数自整定方法及装置，特别涉及柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置。
技术介绍
环境污染的加剧和能源危机的日益暴露，排放法规日益严苛，促进了电控柴油机的发展。高压共轨系统由于喷油压力和喷油规律的精确、灵活调节，成为未来柴油机燃油系统的发展方向。喷油压力的稳定性和响应性从根本上影响着共轨柴油机燃油系统的性能。近几十年来，PID(比例积分微分)控制器在工业系统中应用广泛，具有结构简单可靠，稳定性好等特点，又由于现代自适应控制、鲁棒控制、智能控制和系统辨识理论和技术的发展，使得经典PID在新的理论上有了更高层次的发展。PID参数整定的关键是识别受控过程对控制器作用力反应的剧烈程度，以及控制器在试图减少误差时的主动程度。这对整定人员的经验、细心程度和时间等提出较高要求。ITAE性能指标是目前综合描述系统动态性能比较有效的目标函数，由其确定的参数组合能够使系统具有超调量小、响应速度快的优点，即使当受控过程的运行参数在一定的范围内发生变化时，由其优化的控制系统仍然有可以接受的品质，且对震荡有一定的阻尼作用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供一种柴油机共轨压力控制PID参数自整定控制装置。该共轨压力控制PID参数自整定控制装置基本思想是：某柴油机工况，继电测试开关接通，暂时禁用PID，控制器将一个阶梯状的控制作用力作用于受控过程，测取特性参数；利用改进Ziegler-Nichols方法或其它整定算法实时计算当前多个期望相位裕度的PID参数方案；继电测试开关断开，将各个PID参数方案依次写入相应脉谱，由PID控制器来控制被控对象的运行，计算闭环系统的阶跃响应ITAE性能指标对当前工况进行评估并获得最优共轨压力控制PID参数。共轨压力控制PID参数自整定可达到满意的控制效果，降低了整定难度和整定时间，提升了整定一致性。本技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方来实现：柴油机共轨压力控制PID参数自整定控制装置，包括发动机与整车传感器、执行器和处理器；所述发动机与整车包括转速传感器、油门开度传感器、冷却水温传感器、燃油温度传感器、车速传感器、离合器状态传感器、档位状态传感器；所述执行器为高压共轨系统，包括轨压传感器，燃油计量阀式或EUP式高压供油泵、共轨管、电控喷油器；所述处理器中设置有继电测试模块、PID参数模块、轨压PID控制模块、ITAE评估模块。所述继电测试模块的输入端与轨压传感器相连，接受轨压传感器输出的轨压信号；所述继电测试模块的输出端输出稳态增益信号和周期信号；所述PID参数模块的输入端与继电测试模块的输出端相连，接受继电测试模块输出的稳态增益信号和周期信，所述PID参数模块的输出端输出PID控制参数；所述轨压PID控制模块的输入端分别同发动机与整车传感器、PID参数模块和执行器的输出端相连，接受发动机与整车输出的各种传感器信号和整车网络信号，接受执行器输出的轨压传感器信号，接受PID参数模块输出的PID控制参数信号。轨压PID控制模块的输出端分别输出驱动信号和控制偏差信号；所述ITAE评估模块的输入端与轨压PID控制模块的输出端相连，接受轨压PID控制模块输出的控制偏差信号；ITAE评估模块的输出端输出最优共轨压力控制PID参数。本技术给出一种柴油机共轨压力控制PID参数自整定控制装置。基于继电反馈生成一个适当的振荡来获得受控过程的频率特性和系统模型；将受控过程上的一点用改进Ziegler-Nichols方法移到多个期望相位裕度处，得到不同整定方案；通过阶跃响应的ITAE性能指标对参数方案进行分析选择，确定最优共轨压力控制PID参数。实验和工程应用表明，共轨压力控制PID参数自整定可达到满意的控制效果，降低了整定难度和整定时间，提升了整定一致性。本技术由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、可获得最优共轨压力控制PID参数，达到满意的控制效果，降低整定难度和整定时间，提升整定一致性。2、ITAE性能指标是目前综合描述系统动态性能比较有效的目标函数，由其确定的参数组合能够使系统具有超调量小、响应速度快的优点，即使当受控过程的运行参数在一定的范围内发生变化时，由其优化的控制系统仍然有可以接受的品质，且对震荡有一定的阻尼作用。3、PID控制器在工业系统中应用广泛，具有结构简单可靠，稳定性好等特点。附图说明图1是滞环继电特性图。图2是PID参数自整定控制框图。图3是本技术系统结构示意。具体实施方式本技术基于如下原理：基于继电反馈生成一个适当的振荡来获得受控过程的频率特性和系统模型；将受控过程上的一点用改进Ziegler-Nichols方法移到多个期望相位裕度处，得到不同整定方案；通过阶跃响应的ITAE性能指标对参数方案进行分析选择，确定最优共轨压力控制PID参数。为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，对本技术进行详细的描述。如图3所示，本技术的柴油机共轨压力控制PID参数自整定控制装置包括发动机与整车传感器100、执行器140和处理器200；执行器140为执行器为高压共轨系统，包括燃油计量阀式或EUP式高压供油泵、共轨管、轨压传感器和电控喷油器；发动机与整车传感器100包括转速传感器、油门开度传感器、冷却水温传感器、燃油温度传感器、车速传感器、离合器状态传感器、档位状态传感器。处理器200中有继电测试模块210、PID参数模块220、轨压PID控制模块230、ITAE评估模块240。继电测试模块210的输入端与执行器140的轨压传感器相连，接受轨压传感器输出的轨压信号。继电测试模块的输出端输出稳态增益信号和周期信号。PID参数模块220的输入端与继电测试模块210的输出端相连，接受继电测试模块210输出的稳态增益信号和周期信号。PID参数模块的输出端输出PID控制参数。轨压PID控制模块230的输入端分别同发动机与整车100、PID参数模块220和执行器140的输出端相连，接受发动机与整车100输出的各种传感器信号和整车网络信号，接受执行器140输出的轨压传感器信号，接受PID参数模块220输出的PID控制参数信号。轨压PID控制模块230的输出端分别输出驱动信号和控制偏差信号。ITAE评估模块240的输入端与轨压PID控制模块230的输出端相连，接受轨压PID控制模块230输出的控制偏差信号。ITAE评估模块240的输出端输出最优共轨压力控制PID参数。因此基于上述装置的柴油机共轨压力控制PID参数自整定控制方法为：继电测试模块210中继电反馈的继电特性如下：滞环继电特性的描述函数的负倒数为：式中：a≥ε，a为系统在继电控制下运行时的振荡幅值；d为继电器的继电特性幅值；ε为滞环宽度的一半，没有滞环时，为负实轴，在滞环宽度不为零时，为平行于负实轴的一条直线，ε值不同，则与复实轴间的距离也不同。滞环继电特性如图1所示。继电测试模块210中，控制作用力为常量保持不变直到过程变量超过设定值，当过程变量超过设定值时，再加入负阶跃信号直到过程变量回落到设定值以下。此时系统的闭环特性方程发生振荡的条件可以写成：即：式中，j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置，其特征在于，包括发动机与整车传感器、执行器和处理器；所述发动机与整车包括转速传感器、油门开度传感器、冷却水温传感器、燃油温度传感器、车速传感器、离合器状态传感器、档位状态传感器；所述执行器为高压共轨系统，包括轨压传感器，燃油计量阀式或EUP式高压供油泵、共轨管、电控喷油器；所述处理器中设置有继电测试模块、PID参数模块、轨压PID控制模块、ITAE评估模块；所述继电测试模块的输入端与轨压传感器相连，接受轨压传感器输出的轨压信号；所述继电测试模块的输出端输出稳态增益信号和周期信号；所述PID参数模块的输入端与继电测试模块的输出端相连，接受继电测试模块输出的稳态增益信号和周期信，所述PID参数模块的输出端输出PID控制参数；所述轨压PID控制模块的输入端分别同发动机与整车传感器、PID参数模块和执行器的输出端相连，接受发动机与整车输出的各种传感器信号和整车网络信号，接受执行器输出的轨压传感器信号，接受PID参数模块输出的PID控制参数信号，轨压PID控制模块的输出端分别输出驱动信号和控制偏差信号；所述ITAE评估模块的输入端与轨压PID控制模块的输出端相连，接受轨压PID控制模块输出的控制偏差信号；ITAE评估模块的输出端输出最优共轨压力控制PID参数。...

【技术特征摘要】
1.一种柴油机共轨压力的PID参数自整定控制装置，其特征在于，包括发动机与整车传感器、执行器和处理器；所述发动机与整车包括转速传感器、油门开度传感器、冷却水温传感器、燃油温度传感器、车速传感器、离合器状态传感器、档位状态传感器；所述执行器为高压共轨系统，包括轨压传感器，燃油计量阀式或EUP式高压供油泵、共轨管、电控喷油器；所述处理器中设置有继电测试模块、PID参数模块、轨压PID控制模块、ITAE评估模块；所述继电测试模块的输入端与轨压传感器相连，接受轨压传感器输出的轨压信号；所述继电测试模块的输出端输出稳态增益信号和周期信号；所述PID参数模块的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟卫东，邓飞，郑昌，龙美彪，欧阳玲湘，黄民备，熊明富，陈顺利，丁才云，
申请(专利权)人：南岳电控衡阳工业技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43