基于并行雙pid的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)的控制方法及該系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓共軌電控柴油機中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)的控制方法，尤其涉及一種基于并行雙PID的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)的控制方法及該系統(tǒng)，主要適用于對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行統(tǒng)一和有效地管理。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機轉(zhuǎn)速是表征發(fā)動機運行工況的一個非常重要的特征變量，在許多工況下都要對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行控制，最典型的工況就是怠速控制。在柴油機大規(guī)模電控化以前，機械柴油機一般都使用調(diào)速器來對轉(zhuǎn)速進行調(diào)控，國三法規(guī)實施以后，電控高壓共軌成了柴油機的主流技術(shù)，轉(zhuǎn)速控制也由電子控制器(EE⑶)進行管理。
[0003]—般意義上的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制指高低怠速的控制，隨著電控發(fā)動機的普及，通過CAN總線遠程控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速成為可能?，F(xiàn)在對發(fā)動機轉(zhuǎn)速有請求的來源，可將其分為如下三類:發(fā)動機轉(zhuǎn)速工作范圍的請求，包括高低怠速;來自CAN總線的外部設備轉(zhuǎn)速請求訪問，包括變速箱、ABS、整車控制器、取力箱及緩速器;可變轉(zhuǎn)速請求，包括非總線形式的取力箱轉(zhuǎn)速請求，可通過方向盤處的開關(guān)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。眾多的轉(zhuǎn)速請求源會帶來如下問題:當出現(xiàn)多個轉(zhuǎn)速請求源時，目標轉(zhuǎn)速如何設定、控制參數(shù)如何選擇;如何快速有效的從一種請求源切換到另一種請求源。
[0004]PID算法可以用來控制柴油機的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的PID只能針對工況變化范圍較小的情況，而柴油機的運行范圍工況(包括轉(zhuǎn)速和扭矩)比較寬泛，因此需要提出新的方法來滿足柴油機轉(zhuǎn)速的復雜運行情況，另外，傳統(tǒng)的單獨PID算法不能對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行統(tǒng)一和有效地管理。
[0005]中國專利申請公布號為CN103742278A，申請公布日為2014年4月23日的發(fā)明公開了一種擋位切換時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，由TMS和EMS組成，EMS包括基礎扭矩模塊、PID控制模塊和微處理器，TMS進行擋位切換，向發(fā)動機管理系統(tǒng)發(fā)送轉(zhuǎn)速控制請求信號、整車負載阻力矩、響應時間和發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速控制請求信號有效時，基礎扭矩模塊將發(fā)動機阻力矩、整車負載阻力矩和轉(zhuǎn)動慣量力矩相加作為基本扭矩輸出，PID控制模塊以發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差和發(fā)動機實際扭矩作為輸入，得到修正扭矩輸出，微處理器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速偏差計算得到轉(zhuǎn)動慣量力矩，還將基本扭矩輸出和修正扭矩輸出相加，得到發(fā)動機實際扭矩輸出和發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速輸出。該發(fā)明雖然具有扭矩按需輸出、轉(zhuǎn)速響應精準、PID控制精細等優(yōu)點，但是其仍然存在以下缺陷:該發(fā)明只能針對擋位切換時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行控制，而對于多種轉(zhuǎn)速請求，這樣的設計不能對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行統(tǒng)一和有效地管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行統(tǒng)一和有效地管理的缺陷與問題，提供一種能對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行統(tǒng)一和有效地管理的基于并行雙PID的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)的控制方法及該系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于并行雙PID的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟:
A、上下限轉(zhuǎn)速設定點獲取:
a、高怠速設定點獲取:將當前檔位速比與速比判斷閥值作為輸入值，獲取檔位高怠速設定點，此時，檔位高怠速設定點為高怠速設定點；
b、低怠速設定點獲取:先分別獲取電池電壓需求的最低轉(zhuǎn)速、油門部件需求的最低轉(zhuǎn)速、空調(diào)部件需求的最低轉(zhuǎn)速、當前檔位需求的最低轉(zhuǎn)速、暖機工況低怠速設定點、多端開關(guān)對應的怠速設定值，再根據(jù)以上各值獲取低怠速設定點；
c、外部請求轉(zhuǎn)速設定點上下限輸出:外部設備請求轉(zhuǎn)速控制并且沒有扭矩控制訪問時，外部的請求原始值作為外部請求轉(zhuǎn)速設定點上下限輸出；外部設備請求轉(zhuǎn)速控制并且有扭矩控制訪問時，外部的請求原始值作為外部請求轉(zhuǎn)速設定點下限輸出，高怠速設定點作為外部請求轉(zhuǎn)速設定點上限輸出；外部設備請求轉(zhuǎn)速限制時，外部的請求原始值作為外部請求轉(zhuǎn)速設定點上限輸出，低怠速設定點作為外部請求轉(zhuǎn)速設定點下限輸出；
d、根據(jù)步驟a中高怠速設定點、步驟b中低怠速設定點、步驟c中外部請求轉(zhuǎn)速設定點上下限輸出，獲取上下限轉(zhuǎn)速設定點；
B、上下限PI參數(shù)組獲取:先將步驟A中獲取的上限轉(zhuǎn)速設定點與發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速值的差值、下限轉(zhuǎn)速設定點與發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速值的差值分別作為控制參數(shù)輸入值，再將控制參數(shù)輸入值的變化范圍分為小信號、大的正信號、大的負信號三段，得出選擇參數(shù)值，然后修正控制參數(shù)輸入值，獲取修正后的控制參數(shù)輸入值，再根據(jù)修正后的控制參數(shù)輸入值與所述選擇參數(shù)值，獲取上下限PI參數(shù)組；
C、總的輸出干涉發(fā)動機的需求扭矩獲取:先將步驟A中獲取的上限轉(zhuǎn)速設定點與發(fā)動機平均轉(zhuǎn)速的差值、下限轉(zhuǎn)速設定點與發(fā)動機平均轉(zhuǎn)速的差值分別作為上下限PID控制器的輸入值，再通過步驟B中獲取的上下限PI參數(shù)組對上下限PID控制器的輸入值進行PID控制以輸出PID控制的值，輸出PID控制的值作為總的輸出干涉發(fā)動機的需求扭矩，需求扭矩對發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行控制。
[0008]所述步驟a中獲取檔位高怠速設定點是指:先將當前檔位速比與速比判斷閥值進行比較以判斷檔位處于高檔區(qū)還是低檔區(qū)，再根據(jù)檔位所處檔位區(qū)來獲取檔位高怠速設定點。
[0009]所述步驟a中，當發(fā)動機起動時，取檔位高怠速設定點與起動時高怠速設定點中最小值作為高怠速設定點；當搶檔情況下，取檔位高怠速設定點與搶檔時高怠速設定點中最大值作為高怠速設定點；當多態(tài)開關(guān)處在不同狀態(tài)時，取檔位高怠速設定點與多態(tài)開關(guān)狀態(tài)設定點中最小值作為高怠速設定點。
[0010]所述步驟b中根據(jù)以上各值獲取低怠速設定點是指:將電池電壓需求的最低轉(zhuǎn)速、油門部件需求的最低轉(zhuǎn)速、空調(diào)部件需求的最低轉(zhuǎn)速、當前檔位需求的最低轉(zhuǎn)速、暖機工況低怠速設定點、多端開關(guān)對應的怠速設定值進行比較，取以上各值中最大值作為低怠速設定點。
[0011]所述步驟d中上下限轉(zhuǎn)速設定點的獲取是指:將步驟a中高怠速設定點與步驟c中外部請求轉(zhuǎn)速設定點上限輸出比較，選取最大值作為上限轉(zhuǎn)速設定點，將步驟b中低怠速設定點與步驟c中外部請求轉(zhuǎn)速設定點下限輸出比較，選取最小值作為下限轉(zhuǎn)速設定點。
[0012]所述步驟B中將控制參數(shù)輸入值的變化范圍分為小信號、大的正信號、大的負信號三段，得出選擇參數(shù)值，然后修正控制參數(shù)輸入值，獲取修正后的控制參數(shù)輸入值，再根據(jù)修正后的控制參數(shù)輸入值與所述選擇參數(shù)值，獲取上下限PI參數(shù)組是指:
先將所述控制參數(shù)輸入值的變化范圍分為小信號、大的正信號、大的負信號三段，三段范圍分別有三種不同的參數(shù)對應，然后將所述控制參數(shù)輸入值與正的窗口值、負的窗口值進行比較選擇不同信號對應的參數(shù)，獲取選擇參數(shù)值，再根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及扭矩，使用查表的方式獲取修正系數(shù)，修正系數(shù)乘以控制參數(shù)輸入值，獲取修正后的控制參數(shù)輸入值，然后將修正后的控制參數(shù)輸入值與所述選擇參數(shù)值相乘，獲取上下限PI參數(shù)組。
[0013]所述控制參數(shù)輸入值與正的窗口值、負的窗口值進行比較選擇不同信號對應的參數(shù)，獲取選擇參數(shù)值是指:
當所述控制參數(shù)輸入值大于正的窗口值時，選擇參數(shù)值為大的正信號對應參數(shù)；當所述控制參數(shù)輸入值小于負的窗口值時，選擇參數(shù)值為大的負信號對應參數(shù)；當所述控制參數(shù)輸入值介于正的窗口值與負的窗口值之間時，選擇參數(shù)值為小信號對應參數(shù)。
[0014]所述步驟C中通過上下限PI參數(shù)組對上下限PID控制器的輸入值進行PID控制以輸出PID控制的值是指:先通過上下限PI參數(shù)組對上下限PID控制器的輸入值進行PI控制，輸出上下限PI控制的值，再將上下限PI控制的值相加，然后將相加后的值進行微分控制，輸出PID控制的值。
[0015]所述上下限PI控制的值是指上下限P控制的值與上下限I控制的值相加得出的值，所述上限I控制的值、上限PI控制的值均需要限制在上限扭矩最大限值與上限扭矩最小限值范圍內(nèi)，所述下限I控制的值、下限PI控制的值均需要限制在下限扭矩最大限值與下限扭矩最小限值范圍內(nèi)，所述PID控制的值需要限制在最終扭矩輸出最大限值與最終扭矩輸出最小限值范圍內(nèi)。
[0016]一種基于并行雙PID的發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)，所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速管理系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速設