基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统，属于新能源汽车增程器技术领域，根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；实时采集启动后振动速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量，根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足发电需求。本发明专利技术通过振动速度信号判断缸内燃烧平均指示压力，根据平均指示压力和振动速度信号特征参数及平均指示压力和发电量关系，控制发电量，进而实现FPLG的动子能够达到设定上止点附近，实现FPLG的稳定燃烧。

【技术实现步骤摘要】
基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统
本专利技术涉及新能源汽车增程器
，具体涉及一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统。
技术介绍
自由活塞直线发电机(FPLG)通过电机将内燃机燃烧产生的热能转换为电能输出，可替代增程式混合动力汽车的辅助动力单元(APU)，自由活塞直线发电机作为新兴的动力装置，是未来新能源汽车动力系统的重要研究方向。FPLG系统中的内燃机和传统内燃机有相似的热力学原理，在结构上省略了曲柄连杆机构和飞轮机构，将燃烧产生的热能通过电机转换为所需的能量输出，具有高效率、低油耗等诸多潜在性能优势。FPLG中的动子由活塞连杆和电机动子组成，动子运动主要取决于缸内燃烧气体压力、电磁力和摩擦力等因素。由于内燃机燃烧存在循环变动，即每循环燃烧压力都不同，而摩擦力是相对稳定的，因此，要保证动子能够稳定运动，保证FPLG稳定运行，则每循环电机所产生的电磁力大小和方向都应根据发动机实际燃烧过程确定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过动子位置和动子表面振动速度信号，获得发动机缸内燃烧信息，并基于缸内燃烧优劣，确定循环目标发电量，根据目标发电量调整实际发电，实现FPLG稳定运行的控制方法，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，包括如下流程步骤：步骤S110：动子在直线电机拖动力的作用下运动，当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时，发动机点火启动；步骤S120：实时采集启动后动子的振动速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；步骤S130：根据平均位移计算平均指示压力；步骤S140：根据平均指示压力计算冲程目标发电量；步骤S150：根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制实际发电量，实现FPLG稳定运行。优选的，所述步骤S110具体包括：设动子先向左拖动，计算动子从行程中部运动到目标位移需要的拖动力F1，根据F1拖动动子运动，判断第一个拖动半冲程动子能否达到目标位移，若没有达到，则进行下一个冲程的拖动；若达到目标位移，则记录该过程所用时间，计算该冲程动子运动频率，并和启动频率对比，若不满足启动频率，则继续下个冲程的拖动；若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。优选的，当目标位移和运动频率都不满足启动条件时，则计算从左侧止点到右侧目标位移需要的拖动力F2，并反馈给控制系统，并控制电机提供向右的目标电磁力F2，若该过程动子所能达到的右侧止点位置不满足目标位移时，进行第三次拖动。优选的，若右侧止点位置满足目标位移，记录从左侧止点到右侧止点所需时间，计算该冲程的动子运动频率是否满足启动频率，若不满足，则进行第三次拖动，若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。优选的，所述步骤S120中，结合振动位移和振动速度的微分关系，可得平均位移为：其中，S1表示第一点的振动位移，vj表示第j点的振动速度，Δt为采样间隔时间，n为选取的振动时段的采样点数。优选的，所述步骤S130中，根据内燃机原理，平均指示压力可表示如下：其中，Vh表示气缸总容积，pi、pi-1分别表示在i、i-1时刻的缸内压力，Vi、Vi-1表示在i、i-1时刻的缸内容积；则：其中，Si、Si-1分别表示在i、i-1时刻缸体振动位移。第二方面，本专利技术基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制系统，包括：启动模块，用于在直线电机拖动力的作用下拖动动子运动，当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时，控制发动机点火启动；第一计算模块，用于实时采集启动后动子的振动速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；第二计算模块，用于根据平均位移计算平均指示压力；第三计算模块，用于利用平均指示压力和发电量的线性关系，计算本冲程需要的发电量；控制模块，用于根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制实际发电量，实现FPLG稳定运行。第三方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如上所述的方法的指令。第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括如上所述的非暂态计算机可读存储介质；以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。第五方面，本专利技术提供一种电子设备，所述电子设备包括用于执行如上所述的方法的装置。本专利技术有益效果：通过振动速度信号判断缸内燃烧平均指示压力，根据平均指示压力和振动速度信号特征参数及平均指示压力和发电量关系，可根据实时燃烧状况决定期望发电量，进而实现FPLG的动子能够达到设定上止点附近，实现FPLG的稳定燃烧。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所述的背置式FPLG稳定运行控制试验安装结构示意图。图2为本专利技术实施例所述的平均指示压力和发电量间的线性关系示意图。图3为本专利技术实施例所述的平均指示压力和平均位移间的线性关系示意图。图4为本专利技术实施例所述的某工况下的振动速度信号和缸内压力对比曲线示意图。图5为本专利技术实施例所述的基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法流程图。其中：2-直线电机；4-连接法兰；1-左侧气缸；3-右侧气缸；10-活塞；11-连杆；12-动子；7-动子组件；5-支架；6-试验台；8-位置传感器；9-压电式振动速度传感器。具体实施方式下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于，包括如下流程步骤：/n步骤S110：动子在直线电机拖动力的作用下运动，当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时，发动机点火启动；/n步骤S120：实时采集启动后动子的振动速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；/n步骤S130：根据平均位移计算平均指示压力；/n步骤S140：根据平均指示压力计算冲程目标发电量；/n步骤S150：根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制实际发电量，实现FPLG稳定运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于，包括如下流程步骤：
步骤S110：动子在直线电机拖动力的作用下运动，当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时，发动机点火启动；
步骤S120：实时采集启动后动子的振动速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；
步骤S130：根据平均位移计算平均指示压力；
步骤S140：根据平均指示压力计算冲程目标发电量；
步骤S150：根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制实际发电量，实现FPLG稳定运行。


2.根据权利要求1所述的基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：
设动子先向左拖动，计算动子从行程中部运动到目标位移需要的拖动力F1，根据F1拖动动子运动，判断第一个拖动半冲程动子能否达到目标位移，若没有达到，则进行下一个冲程的拖动；
若达到目标位移，则记录该过程所用时间，计算该冲程动子运动频率，并和启动频率对比，若不满足启动频率，则继续下个冲程的拖动；若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。


3.根据权利要求2所述的基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于：当目标位移和运动频率都不满足启动条件时，则计算从左侧止点到右侧目标位移需要的拖动力F2，并反馈给控制系统，并控制电机提供向右的目标电磁力F2，若该过程动子所能达到的右侧止点位置不满足目标位移时，进行第三次拖动。


4.根据权利要求3所述的基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于：若右侧止点位置满足目标位移，记录从左侧止点到右侧止点所需时间，计算该冲程的动子运动频率是否满足启动频率，若不满足，则进行第三次拖动，若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。


5.根据权利要求1所述的基于振动速度信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐娟，胡云萍，郭洪强，郭安福，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：山东;37