一种油门马达控制系统闭环控制方法技术方案

本发明专利技术属于马达控制技术领域，更具体地，涉及一种油门马达控制系统闭环控制方法。该方法包括以下步骤，S1、确定油门马达控制系统时延和误差序列长度；S2、计算历史融合误差；S3、依据误差变化率和融合误差计算联合误差；S4、单片机依据联合误差输出控制脉冲。本发明专利技术依据测试获得的油门马达控制系统时延和采样周期确定历史反馈误差序列长度。通过自然对数为历史反馈误差序列元素赋系数值，形成渐消式的历史融合误差。通过误差变化率和反正切函数确定当前反馈误差与历史融合误差之间的系数值，形成当前时刻的联合误差值。成当前时刻的联合误差值。成当前时刻的联合误差值。

【技术实现步骤摘要】
一种油门马达控制系统闭环控制方法


[0001]本专利技术属于马达控制
，更具体地，涉及一种油门马达控制系统闭环控制方法。

技术介绍

[0002]工程机械中的油门开合角度需要进行准确地控制，油门马达控制系统的精度直接决定了油门的控制精度。为了提高油门控制精度，基于微控制器的闭环控制算法在步进电机控制领域得到了广泛的应用。
[0003]油门马达控制系统主要由微控制器、步进电机、油门执行器、油门机构、油门位置传感器等部件组成。其中油门执行器一般由减速器、油门拉线、油门拉杆、进动齿轮、蜗轮蜗杆等机械装置构成，从接收到微控制器、步进电机控制信号到执行完成不可避免地存在一定的时延，且时延的大小和机械结构有关。同样地，油门马达控制系统中的其他机械结构也存在不同程度的时延问题，需要在控制策略中予以解决。
[0004]在已有的油门马达控制系统中，数字式闭环控制方式和增量式闭环控制系统运用较为广泛。数字式闭环控制方法简单、有效，但对于控制系统反馈的冲击误差、反馈测量错误、噪声等容错率较差，控制系统的鲁棒性不高。增量式闭环控制系统以反馈测量增量为修正对象，同时引入了前两个修正周期的误差作为反馈元素，一定程度上提高了系统的可靠性和控制精度。由于油门马达控制系统的信息传递存在固有的时延，因此在一定采样率下的信息采集、反馈、修正均存在不同步的问题，由此可能引起较大的控制误差，对于较大的扰动，系统则可能会发散而崩溃，系统的鲁棒性不能得到保障。增量式闭环控制系统虽然引入了两个历史误差量进行综合修正，但是没有考虑到具体控制系统的时延问题，因此不能准确解决所有系统的控制问题。

技术实现思路

[0005]为解决油门马达控制系统由于时延引起的控制精度和鲁棒性问题，需要在微控制器部分进行相应的控制率改进，根据不同的系统设置相应的修正、控制策略。具体来说，一方面要测出系统的延时，另一方面要根据时延制定相应的油门位置修正方法。为此，本专利技术提出了一种油门马达控制系统闭环控制方法。解决了如下技术问题：
[0006]1.解决传统增量式闭环控制方法在油门马达步进电机控制系统中因历史误差数量固定而引起的系统不适用问题，并以此提升系统控制精度和鲁棒性。
[0007]2.解决不同系统时延的油门马达控制系统的历史反馈误差序列融合问题，通过设计渐消系数解决误差之间的权重问题。
[0008]3.兼顾反馈误差变化率和历史反馈误差序列融合问题，提升油门马达控制系统的快速响应能力，同时兼顾了系统的稳定性和鲁棒性。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种油门马达控制系统闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0011]S1、确定油门马达控制系统时延和误差序列长度；
[0012]S2、计算历史融合误差；
[0013]S3、依据误差变化率和融合误差计算联合误差；
[0014]S4、单片机依据联合误差输出控制脉冲。
[0015]本技术方案进一步的优化，所述步骤S1具体包括：测试马达油门控制系统的时延，以此确定油门位置误差序列长度N；设置油门马达控制系统输入一个测量脉冲，即θ
i
＝ξ，计算得到油门角度值的时延则序列长度N可计算为其中i为初始时间，ξ为输入脉冲，为输入时刻，为输入端接收到系统反馈误差的时刻，Int[]为求整数算子，T为控制系统的采样周期。
[0016]本技术方案更进一步的优化，，所述步骤S2包括：计算t
‑
1时刻的脉冲历史融合误差构建t
‑
1时刻之前的反馈误差序列为其中α
i
是误差序列的系数，i＝t
‑
N、
…
、t
‑
1,反馈脉冲误差序列的各项系数序列为Α
t
‑1＝[α
t
‑
N
,α
t
‑
N+1
,...,α
t
‑1]，其中
[0017][0018]则可得t
‑
1时刻的脉冲融合误差为
[0019][0020]其中Δ
t
‑1(k)为序列Δ
t
‑1的第k个元素，A
t
‑1(k)为序列A
t
‑1的第k个元素。
[0021]本技术方案更进一步的优化，所述步骤S3包括：计算t时刻的脉冲联合误差Δθ
t_J
；t时刻的误差变化率为则t时刻的脉冲联合误差Δθ
t_J
可表示为
[0022][0023]其中当反馈误差变化剧烈时，控制系统需要快速修正，此时γ
t
值较大，联合误差中当前时刻的反馈误差比例系数λ1也相应增大。
[0024]本技术方案更进一步的优化，所述步骤S4包括：控制器根据Δθ
t_J
发出对应的脉冲数u
t
；假设控制系统中的步进电机步距角为θ
Sm
，则有
[0025]本技术方案进一步的优化，所述油门马达控制系统包括依次连接的控制器、步进电机、油门执行器、油门和油门位置检测反馈，所述油门位置检测反馈还与控制器连接。
[0026]区别于现有技术，上述技术方案具有如下有益效果：
[0027]1.通过测量输入脉冲和接收反馈之间的时延，以此确定不同油门马达控制系统的具体时延参数，为控制策略的制定提供实际可靠的数据。
[0028]2.解决传统增量式闭环控制系统历史误差参数固定的适用性问题，通过设置历史反馈误差序列来兼顾历史和当前误差对于系统的贡献，提升控制精度和鲁棒性。
[0029]3.解决传统增量式闭环控制系统只考虑误差值而忽略误差变化率问题，可能有效
提升控制系统的快速响应能力，同时兼顾了系统的稳定性和鲁棒性。
[0030]4.应用范围广，闭环控制系统的时延控制方法均可使用。
附图说明
[0031]图1为油门马达控制系统框图；
[0032]图2为油门马达控制系统闭环控制方法流程图。
具体实施方式
[0033]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0034]参阅图1所示，为油门马达控制系统框图。本专利技术优选一实施例一种油门马达控制系统，该油门马达控制系统包括依次连接的单片机控制器、步进电机、油门执行器、油门和油门位置检测反馈；所述油门位置检测反馈还与单片机控制器连接，将油门位置检测反馈给单片机控制器。油门马达控制系统输入测量脉冲θ
i
，油门位置检测反馈输出当前脉冲计算得到联合脉冲误差Δθ，将融合脉冲误差输入到单片机控制器，单片机控制器根据联合脉冲误差输出控制脉冲，对步进电机进行控制，步进电机通过油门执行器对油门控制油门的大小。
[0035]参阅图2所示，为油门马达控制系统闭环控制方法流程图。该方法包括如下步骤：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油门马达控制系统闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、确定油门马达控制系统时延和误差序列长度；S2、计算历史融合误差；S3、依据误差变化率和融合误差计算联合误差；S4、单片机依据联合误差输出控制脉冲。2.如权利要求1所述的油门马达控制系统闭环控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：测试马达油门控制系统的时延，以此确定油门位置误差序列长度N；设置油门马达控制系统输入一个测量脉冲，即θ
i
＝ξ，计算得到油门角度值的时延则序列长度N可计算为其中i为初始时间，ξ为输入脉冲，为输入时刻，为输入端接收到系统反馈误差的时刻，Int[]为求整数算子，T为控制系统的采样周期。3.如权利要求2所述的油门马达控制系统闭环控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：计算t
‑
1时刻的脉冲历史融合误差构建t
‑
1时刻之前的反馈误差序列为其中其中α
i
是误差序列的系数，i＝t
‑
N、
…
、t
‑
1,反馈脉冲误差序列的各项系数序列为Α
t
‑1＝[α
t
‑
N
,α
t
‑
N+1
,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，韩晓新，黄阳，钱剑东，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：