一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法技术

本发明专利技术属于汽车环境风洞温度控制技术领域，具体涉及一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，包括：S1，计算当前目标温度减实际温度的差值

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法


[0001]本专利技术属于汽车环境风洞温度控制
，具体涉及一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法。

技术介绍

[0002]汽车环境风洞是汽车研发中十分重要的试验室，可模拟外界真实的气候环境。其中，温度模拟是实现环境风洞模拟外界环境的关键所在，因此，对温度模拟系统的要求极高，精度要求
±
0.5℃。
[0003]现有技术中，都是使用PID控制为主导对环境风洞进行温度调节。具体的，根据目标温度与实际温度的偏差
△
e大于0或小于0选择是冷侧或热侧控制的，再根据
△
e的数值对冷热/热侧的大阀(即大流量三通调节阀)和小阀(即小流量三通调节阀)进行PID调节控制。这样的温度调节方法，大多数场景下都能够达到
±
0.5℃的精度；并且，这样的调节方法操作简单，需要采集的数据非常少，只需要当前的实际温度即可。因此，这种操作简单并且能够适应绝大多数应用情况的温度调节方法，已成为本领域技术人员默认的温度调节方法，即使进行改进，也只是对PID进行优化或者对辅助调节的模型进行优化，调节的大框架，国内外技术人员都是根据
△
e的正负选择冷侧/热侧，并根据
△
e的数值对选择的大阀和小阀进行PID调节控制。
[0004]但是，随着智能化的发展，对于实验工况的精细化程度越来越高，试验工况也越来越广泛，除了恒温控制外，出现了要求环境风洞温度能快速变化的试验需求，如，有些试验要求环境风洞的温度能够线性递减或递增，有些试验则要求环境风洞的温度可以跟某个具体的路试对标，此时，就要求温度能按曲线进行精确的变化，即，要求环境风洞的在某个具体时间点正好处于某个具体温度。
[0005]由于调节过程中的温度具有波动性，
△
e会一时大于0、一时小于0，使用现有的温度控制方式，在快速变温过程中，一旦出现目标温度与实际值温不同的情况，极易出现冷热侧反复切换，而冷热侧的切换过程惯性较大，会导致温度波动较大，难以实现温度实际值跟随设定值快速变化，某些工况目标温度与实际值的偏差更高达1.5℃，难以满足精确的环境模拟要求。另一方面，本领域技术人员由于已将“根据
△
e的正负选择冷侧/热侧，并根据
△
e的数值对选择的大阀和小阀进行PID调节控制”这种调节方式默认为调节技术的大框架。因此，目前的研究，大都集中在对PID的优化，或者对PID调节之外的辅助调节模型进行优化，减少温度波动带来的负面影响。但是，就目前已公开的改进方案而言，还没有一种优化后的温度调节方式，能够在动态调节环境风洞的温度时，能够使实际温度与目标温度的实时误差控制在
±
0.5℃。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，能够在动态调节环境风洞的温度时，将环境风洞实际温度与目标温度的实时误差控制在
±
0.5℃。
[0007]本专利技术提供的基础方案为：
[0008]一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，包括：
[0009]S1，计算当前目标温度减实际温度的差值
△
e；并计算当前目标温度t
驻室
对时间的微分
[0010]S2，分析若则转到S3，若则转到S4；若则转到S5；
[0011]S3，制热侧工作；根据计算前馈控制中的目标温度需求升温热负荷ΔQ
升温需求
，并计算环境风洞的热负荷总量Q，再计算制热侧大阀前馈总热负荷Q
总
＝Q+ΔQ
升温需求
；根据Q
总
计算制热侧的大阀的前馈开度后，对制热侧的大阀进行前馈控制，并根据
△
e对制热侧的小阀进行PID控制；之后，若目标温度连续m秒未变化则转到S5，否则继续制热侧工作；
[0012]S4，制冷侧工作；根据计算前馈控制中的目标温度需求降温热负荷ΔQ
降温需求
，并计算环境风洞的热负荷总量Q，再计算冷侧大阀前馈总热负荷Q
总
＝Q+ΔQ
降温需求
；根据Q
总
计算制冷侧的大阀的前馈开度后，对制冷侧的大阀进行前馈控制，并根据
△
e对制冷侧的小阀进行PID控制；之后，若目标温度连续m秒未变化则转到S5，否则继续制冷侧工作；
[0013]S5，用预设的恒温策略进行温度调节，并返回S1。
[0014]基础方案工作原理及有益效果：
[0015]与现有技术不同的是，本申请人没有沿用本领域以“根据
△
e的正负选择冷侧/热侧，并根据
△
e的数值对选择的大阀和小阀进行PID调节控制”为大框架进行优化的技术偏见。创造性的提出了一种以当前目标温度t
驻室
对时间的微分，以及环境风洞的热负荷总量Q为操作基础的动态调节方法。不仅稳定性强，并且调节的精度非常高。
[0016]第一、使用本方法，当需要动态调节环境风洞的温度时，会计算并分析当前目标温度t
驻室
对时间的微分并以此选择对应的温度调节方式：如果则说明当前为恒温控制，因此，用预设的常温控策略进行温度调节即可满足精度(恒温策略直接使用现有的温度控制策略即可)；如果则说明设定的温度值在当前时刻属于上升阶段，需要升温，因此使用制热侧进行温度调节工作。而如果则说明设定的温度值在当前时刻属于下降阶段，需要降温，因此使用制冷侧进行温度调节工作。
[0017]由于进行温度变化的场景模拟，如汽车上下山的情况模拟时，在整个上山的过程中基本都为负，同样的下山过程中基本都为正，整个上山/下山的过程会持续由制冷侧/制热侧工作，不会出现冷热侧反复切换的情况。
[0018]以制热侧为例，本方法当使用制热侧工作时，若目标温度连续m秒未变化，则说明
目标温度进入了平稳阶段(以下山为例，说明此时已经下到的山脚下m秒)，因此，可直接用恒温策略进行温度调节。如果触发目标温度连续m秒未变化的条件，则说明目前温度未进入平稳阶段或刚到平稳阶段(以下山为例，说明此时仍在下山的过程中，或刚到山脚)，因此，为了避免出现冷热侧反复切换的情况，继续制热侧工作，待目标温度连续m秒未变化后再切换为恒温策略。
[0019]通过这样的方式，可以避免现有技术(根据
△
e的正负选择冷侧/热侧，并根据
△
e的数值对选择的大阀和小阀进行PID调节控制)动态调节环境风洞的温度时，冷热侧反复切换导致温度波动较大，难以实现温度实际值跟随设定值快速变化的情况。动态调节温度的稳定性更好。
[0020]第二、为便于说明，仍以制热侧工作时为例。为了保证动态调节温度的准确性，本申请会根据计算前馈控制中目标温度需求升温热负荷ΔQ
升温需求
，通过ΔQ
升温需求
可以知道当前时刻升温需要的热负荷；同时，计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，其特征在于，包括：S1，计算当前目标温度减实际温度的差值
△
e；并计算当前目标温度t
驻室
对时间的微分S2，分析若则转到S3，若则转到S4；若则转到S5；S3，制热侧工作；根据计算前馈控制中的目标温度需求升温热负荷ΔQ
升温需求
，并计算环境风洞的热负荷总量Q，再计算制热侧大阀前馈总热负荷Q
总
＝Q+ΔQ
升温需求
；根据Q
总
计算制热侧的大阀的前馈开度后，对制热侧的大阀进行前馈控制，并根据
△
e对制热侧的小阀进行PID控制；之后，若目标温度连续m秒未变化则转到S5，否则继续制热侧工作；S4，制冷侧工作；根据计算前馈控制中的目标温度需求降温热负荷ΔQ
降温需求
，并计算环境风洞的热负荷总量Q，再计算冷侧大阀前馈总热负荷Q
总
＝Q+ΔQ
降温需求
；根据Q
总
计算制冷侧的大阀的前馈开度后，对制冷侧的大阀进行前馈控制，并根据
△
e对制冷侧的小阀进行PID控制；之后，若目标温度连续m秒未变化则转到S5，否则继续制冷侧工作；S5，用预设的恒温策略进行温度调节，并返回S1。2.根据权利要求1所述的用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，其特征在于：S3中，若
‑
x＜
△
e＜x，则对制热侧的大阀进行前馈控制，并根据
△
e对制热侧的小阀进行PID控制；若
△
e＜
‑
x或
△
e＞x，则对制热侧的大阀进行前馈控制加模糊控制，并根据
△
e对制热侧的小阀进行PID控制；其中0＜x＜0.5。3.根据权利要求2所述的用于汽车环境风洞快速变温的控制方法，其特征在于：S4中，若
‑
x＜
△
e＜x，则对制冷侧的大阀进行前馈控制，并根据
△

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文林，徐磊，周龙，龙海生，席椿富，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：