天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略，在天然气发动机的电子控制单元ECU的处理下完成，先对形成标定时间表、标定转动惯量表、标定节气门开度表和标定PID值表，利用发动机的当前转速与TSC请求转速的差值，配合计算转速变化率，最终转化为预设节气门开度值，对发动机的转速进行初步调整，初步调整后会形成新的转速差，再利用该差值对应的PID值对发动机的转速进行二次调节，可以使发动机转速快速、稳定的响应到请求转速，能够同时兼顾转速变化的响应性和稳定性，发动机平稳运行会增加发动机使用寿命，同时降低气耗量、提高驾驶舒适性。

Load Predictive Feedforward Control Strategy for TSC Speed Control of Natural Gas Engine

The invention discloses a feed-forward control strategy for TSC speed control load prediction of natural gas engine, which is completed under the processing of electronic control unit (ECU) of natural gas engine. Firstly, a calibration timetable, a calibration inertia scale, a calibration throttle opening table and a calibration PID value table are formed, and the speed change rate is calculated by using the difference between the current speed of the engine and the required speed of TSC. The final conversion is the preset throttle opening value, the engine speed is preliminarily adjusted, and a new speed difference will be formed after the preliminary adjustment. The second adjustment of the engine speed by using the corresponding PID value of the difference can make the engine speed respond quickly and steadily to the request speed, and can take into account the responsiveness and stability of the speed change at the same time. The smooth operation of the engine will increase. The service life of the engine is increased, while the air consumption is reduced and the driving comfort is improved.

【技术实现步骤摘要】
天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略
本专利技术涉及天然气发动机控制
，尤其涉及一种天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略。
技术介绍
目前，市场上的客车均应用的天然气发动机，为了保证客车运行的稳定性，需要对天然气发动机的转速进行控制。目前对天然气发动机TSC1转速控制采用的控制策略仅为PID控制，通过控制PID来调整发动机进气量，达到转速控制的目的。由于PID单独控制的局限性，主要存在问题如下：(1)PID转速控制难以兼顾发动机转速变化的响应性和稳定性：提高PI值，会增加转速变化的响应性，转速稳定性降低；降低PI值，转速变化稳定性提高，但是会降低转速响应性，因此很难找到一个平衡点，同时兼顾转速变化的响应性和稳定性；(2)TSC1转速控制不稳，会影响发动机的稳定性，降低发动机的使用寿命，同时还存在增加气耗量、降低驾驶舒适性的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在发动机转速调整时，能够兼顾发动机转速调整稳定性和响应性的天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略，在天然气发动机的电子控制单元ECU的处理下完成，包括以下步骤，步骤一、利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化所用时间进行标定，即得标定时间表，将所述标定时间表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化的转动标量进行标定，即得标定转动惯量表，将所述标定转动惯量表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，计算出所述天然气发动机不同转速对应的扭矩，并记录不同扭矩对应的节气门开度，即得标定节气门开度表，将所述标定节气门开度表存储于所述电子控制单元ECU内；天然气发动机转速发生变化时，需要利用PID调节器输出的PID值对天然气发动机的节气门进行调节，利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机不同转速差时，PID调节器输出的PID值进行标定，即得标定PID值表，将所述标定PID值表存储于所述电子控制单元ECU内；步骤二、所述天然气发动机带负载运行，利用转速传感器实时检测所述天然气发动机的转速，输送并存储至所述电子控制单元ECU中；步骤三、发送TSC请求转速至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据接收所述TSC请求转速时对应的所述天然气发动机的当前转速，调取所述标定时间表和所述标定转动惯量表内相应的参数，得出接收所述TSC请求转速时对应的标定时间和标定转动惯量，并利用该标定时间计算出天然气发动机的转速变化率，计算公式为：|天然气发动机的当前转速-TSC请求转速|/标定时间＝转速变化率；步骤四、所述电子控制单元ECU利用所述转速变化率计算出天然气发动机的曲轴角加速度，计算方法为：对所述转速变化率求一阶导数，所得值即为天然气发动机的曲轴角加速度；步骤五、通过所述电子控制单元ECU利用步骤三得到的标定转动惯量和步骤四得到的曲轴角加速度，计算出天然气发动机的扭矩，计算方法为：曲轴角加速度×标定转动惯量＝天然气发动机的扭矩；步骤六、确定节气门开度值，即通过所述电子控制单元ECU从所述标定节气门开度表内调取与步骤五得到的天然气发动机的扭矩对应的气门开度值，即得当前负载状态下的预设节气门开度值；步骤七、所述天然气发动机的节气门根据所述预设节气门开度值进行开度调整，使所述天然气发动机的转速达到调整后的调整转速，所述转速传感器将所述调整转速值检测并输送至所述电子控制单元ECU中；在所述电子控制单元ECU中，所述调整转速值与所述TSC请求转速比较，当出现转速差值时，所述电子控制单元ECU从所述标定PID值表内调取该差值对应的PID值进一步调整节气门的开度，使所述调整转速值到达所述TSC请求转速，调整过程结束。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：通过计算转速变化率，最终转化为预设节气门开度值，对发动机的转速进行初步调整，初步调整后会形成新的转速差，再利用该差值对应的PID值对发动机的转速进行二次调节，可以使发动机转速快速、稳定的响应到请求转速，能够同时兼顾转速变化的响应性和稳定性，发动机平稳运行会增加发动机使用寿命，同时降低气耗量、提高驾驶舒适性。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1是本专利技术实施例的工作流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本专利技术。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本专利技术的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。如图1所示，天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略，在天然气发动机的电子控制单元ECU的处理下完成，包括以下步骤，步骤一、利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化所用时间进行标定，即得标定时间表，将所述标定时间表存储于所述电子控制单元ECU内。利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化的转动标量进行标定，即得标定转动惯量表，将所述标定转动惯量表存储于所述电子控制单元ECU内。利用现有的发动机标定方法，计算出所述天然气发动机不同转速对应的扭矩，并记录不同扭矩对应的节气门开度，即得标定节气门开度表，将所述标定节气门开度表存储于所述电子控制单元ECU内。天然气发动机转速发生变化时，需要利用PID调节器输出的PID值对天然气发动机的节气门进行调节，利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机不同转速差时，PID调节器输出的PID值进行标定，即得标定PID值表，将所述标定PID值表存储于所述电子控制单元ECU内。在制作所述标定时间表、所述标定转动惯量表、所述标定节气门开度表及所述标定PID值表时，各表内的每个具体数值会对应有相应的转速变化范围，转速变化在特定范围内，在相应表内对应的数值是相同的。发动机的具体标定方法为本
普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细描述。步骤二、所述天然气发动机带负载运行，即便于实现负载预估前馈控制策略。利用转速传感器实时检测所述天然气发动机带负载运行时的转速，输送并存储至所述电子控制单元ECU中。步骤三、发送TSC请求转速至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据接收所述TSC请求转速时对应的所述天然气发动机的当前转速，调取所述标定时间表和所述标定转动惯量表内相应的参数，得出接收所述TSC请求转速时对应的标定时间和标定转动惯量，并利用该标定时间计算出天然气发动机的转速变化率，计算公式为：|天然气发动机的当前转速-TSC请求转速|/标定时间＝转速变化率。步骤四、所述电子控制单元ECU利用所述转速变化率计算出天然气发动机的曲轴角加速度，计算方法为：对所述转速变化率求一阶导数，所得值即为天然气发动机的曲轴角加速度。步骤五、通过所述电子控制单元ECU利用步骤三得到的标定转动惯量和步骤四得到的曲轴角加速度，计算出天然气发动机的扭矩，计算方法为：曲轴角加速度×标定转动惯量＝天然气发动机的扭矩。步骤六、确定节气门开度值，即通过所述电子控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略，在天然气发动机的电子控制单元ECU的处理下完成，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化所用时间进行标定，即得标定时间表，将所述标定时间表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化的转动标量进行标定，即得标定转动惯量表，将所述标定转动惯量表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，计算出所述天然气发动机不同转速对应的扭矩，并记录不同扭矩对应的节气门开度，即得标定节气门开度表，将所述标定节气门开度表存储于所述电子控制单元ECU内；天然气发动机转速发生变化时，需要利用PID调节器输出的PID值对天然气发动机的节气门进行调节，利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机不同转速差时，PID调节器输出的PID值进行标定，即得标定PID值表，将所述标定PID值表存储于所述电子控制单元ECU内；步骤二、所述天然气发动机带负载运行，利用转速传感器实时检测所述天然气发动机的转速，输送并存储至所述电子控制单元ECU中；步骤三、发送TSC请求转速至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据接收所述TSC请求转速时对应的所述天然气发动机的当前转速，调取所述标定时间表和所述标定转动惯量表内相应的参数，得出接收所述TSC请求转速时对应的标定时间和标定转动惯量，并利用该标定时间计算出天然气发动机的转速变化率，计算公式为：|天然气发动机的当前转速‑TSC请求转速|/标定时间＝转速变化率；步骤四、所述电子控制单元ECU利用所述转速变化率计算出天然气发动机的曲轴角加速度，计算方法为：对所述转速变化率求一阶导数，所得值即为天然气发动机的曲轴角加速度；步骤五、通过所述电子控制单元ECU利用步骤三得到的标定转动惯量和步骤四得到的曲轴角加速度，计算出天然气发动机的扭矩，计算方法为：曲轴角加速度×标定转动惯量＝天然气发动机的扭矩；步骤六、确定节气门开度值，即通过所述电子控制单元ECU从所述标定节气门开度表内调取与步骤五得到的天然气发动机的扭矩对应的气门开度值，即得当前负载状态下的预设节气门开度值；步骤七、所述天然气发动机的节气门根据所述预设节气门开度值进行开度调整，使所述天然气发动机的转速达到调整后的调整转速，所述转速传感器将所述调整转速值检测并输送至所述电子控制单元ECU中；在所述电子控制单元ECU中，所述调整转速值与所述TSC请求转速比较，当出现转速差值时，所述电子控制单元ECU从所述标定PID值表内调取该差值对应的PID值进一步调整节气门的开度，使所述调整转速值到达所述TSC请求转速，调整过程结束。...

【技术特征摘要】
1.天然气发动机TSC转速控制负载预估前馈控制策略，在天然气发动机的电子控制单元ECU的处理下完成，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化所用时间进行标定，即得标定时间表，将所述标定时间表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机转速变化的转动标量进行标定，即得标定转动惯量表，将所述标定转动惯量表存储于所述电子控制单元ECU内；利用现有的发动机标定方法，计算出所述天然气发动机不同转速对应的扭矩，并记录不同扭矩对应的节气门开度，即得标定节气门开度表，将所述标定节气门开度表存储于所述电子控制单元ECU内；天然气发动机转速发生变化时，需要利用PID调节器输出的PID值对天然气发动机的节气门进行调节，利用现有的发动机标定方法，对所述天然气发动机不同转速差时，PID调节器输出的PID值进行标定，即得标定PID值表，将所述标定PID值表存储于所述电子控制单元ECU内；步骤二、所述天然气发动机带负载运行，利用转速传感器实时检测所述天然气发动机的转速，输送并存储至所述电子控制单元ECU中；步骤三、发送TSC请求转速至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据接收所述TSC请求转速时对应的所述天然气发动机的当前转速，调取所述标定时间表和所述标...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉帅，
申请(专利权)人：潍柴西港新能源动力有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37