一种自适应柴油机步进调速方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及柴油机调速控制领域，尤其设及一种自适应的内燃机车柴油机步进调 速方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内微机控制柴油机步进调速系统主要是通过司控器调速柴油机的档位， 微机根据柴油机的档位控制步进电机发生相应的角位移，通过联合调节器控制配速活塞的 升降，从而改变调速弹黃的预紧力，使得调速弹黃后端连接的设备发生相应的改变，调速供 油拉杆的位置，控制柴油机的燃油供给，达到调节柴油机转速的目的。
[0003] 在实际控制中，因调速弹黃为参数相近的非线性塔黃，不同调速弹黃之间的参数 也不完全一样，从而导致同一柴油机在不同档位的转速出现误差，或者是采用相同控制系 统的不同柴油机在同一档位的转速也存在误差，需要进行修正。目前常用的方法主要有：
[0004] 1、更换调速弹黃，但是更换工作比较复杂，同时由于工艺方面的原因不能保证更 换后就能立马解决问题。 阳〇化]2、根据机车的调试情况，在原CPU软件上根据档位修改驱动步数，加大或减少调 速弹黃的预紧力，相应提高或降低柴油机转速，但是当机车数量比较多时，容易造成微机软 件版本混乱，不方便W后维护。
[0006] 3、加装电控箱和步进电机直齿传动机构，例如：通过改造线路，让司机控制器的调 速给定指令与其调速手柄所在档位刻线位置成线性关系，转动司控器手柄，即改变调速指 令，而该指令又对应步进电机步数或旋转角度，进而通过电机带动的调试机构改变柴油机 喷油累油量调节手柄位置，从而实现柴油机转速的调节。运种方法增加经济成本和工作量， 并且还是要人为操作，比较麻烦。
[0007] 4、通过PC界面，在显示器上设置各个档位的步数，由通信传给CPU软件，但是当显 示器有问题或通信不正常，就不方便了，另外在显示器上修改步数，也不能保证一次就好， 另外时间久后，机车设备都有一定损耗，W前设置的值不一定一直准确，还需要不断修正。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种当柴油机转速不符合标准时，能够快速、准确进行自动调节，满足柴油机整体性能要求， 控制效果好、调试方便、经济耐用的自适用柴油机步进调速方法。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种自适用柴油机步进调速方 法，包括W下步骤： 阳010] S1.获取柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数吼，并驱动步进电机至吼 步；
[0011] S2.监测柴油机的实际转速S，判断所述实际转速与柴油机在当前档位的预设目 标转速St之间的误差是否大于预设的阔值，大于则跳转到步骤S3,否则跳转到步骤S4 ;
[0012] S3.按照式（1)所示公式计算步进电机的驱动步数，并调整步进电机的驱动步数 至U步，跳转到步骤S2;
[0013]
(1)
[0014] 式（1)中，U为当前档位步进电机的驱动步数，P为预设的比例系数，e(k)为柴油 机在当前档位转速目标值St与实际转速S之差，I为积分系数，D为微分系数，UW当前档位 步进电机的初始驱动步数；
[0015]S4.存储柴油机在当前档位步进电机的驱动步数至柴油机步进调速系统。
[0016] 作为本发明的进一步改进，述步骤S1的具体步骤为：
[0017]S1.la.读取柴油机步进调速系统中存储的值Un; 阳〇1引S1. 2a.驱动步进电机至Un步。
[0019] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤为：
[0020] S1.化.根据经验理论估算第M档步进电机的初始驱动步数Um，M为柴油机的最大 档位数；
[0021] S1. 2b.按照式（2)所示公式计算在当前档位步进电机的初始驱动步数吼，
[0022] Un=Um/MXN似
[0023] 式（2)中，吼为柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数，UM为第M档步进电 机的初始驱动步数，M为柴油机的最大档位数，N为柴油机当前档位数；
[0024] S1. 3b.驱动步进电机至Un步。
[00巧]在本发明中，步进电机的驱动步数为整数步，式（1)和式（2)中U和吼的值均为 计算结果的整数值。
[00%] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0027] 1、本发明控制效果好，与W往的调试方式相比，使用本发明后，由于采用比较先进 的PID(比例积分微分）调节，柴油机转速误差比较小。
[0028] 2、调试方便，本发明柴油机转速调试时，自动调节，根据情况迅速对步数进行调 节，一旦发生变化，实时进行调节，不需要人工操作修改，还能防止人为不小屯、出错。
[0029] 3、经济耐用，使用本发明不会额外增加投入，比改造线路、换硬件节省时间、增加 第=方软件修改，方便，经济实惠。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明自适应柴油机步进调速方法流程图。
【具体实施方式】
[0031] W下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而 限制本发明的保护范围。 阳0巧如图1所示，本发明一种自适应柴油机步进调速方法，其具体实施过程如下：
[0033] 在本实施例中，设柴油机的最大档位数M为16档，在该档位步进电机的初始驱动 步数的经验理论估算值为900步，在柴油机启动后，档位发生变化时，步进电机的自适应调 速过程为：
[0034] 柴油机司控器档位调整为N档，按照如下步骤获取步进电机的初始驱动步数并驱 动步进电机：
[0035]S1.la.读取柴油机步进调速系统中存储的值Un;
[0036]S1. 2a.驱动步进电机至Un步。
[0037] 当柴油机步进调速系统中未存储有该值时，则按下面的步骤计算进步电机的初始 驱动步数吼；
[0038] S1.化、根据经验理论估算第M档步进电机的初始驱动步数Um= 900，M= 16,为柴 油机的最大档位数；
[0039] S1. 2b.按照式似所示公式计算在当前档位步进电机的初始驱动步数吼，
[0040] Un=Um/MXN似
[0041] 式（2)中，吼为柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数，Um为第M档步进电 机的初始驱动步数，M为柴油机的最大档位数，N为柴油机当前档位数，步进电机的驱动步 数只能为整数步，吼的值为式（2)的整数值；
[0042]S1. 3b.驱动步进电机至Un步。 W43] 在本实施例中，设当前档位为10档，则步进电机的初始驱动步数为：Uw= 900/16X10 = 562。
[0044] 在本实施例中，通过正向或反向驱动步进电机来实现将步进电机驱动至吼步，即 当柴油机由低档升高至该档位时，正向驱动步进电机若干步，当柴油机由高档降至该档时， 则反向驱动进步电机若干步。
[0045] 因柴油机控制系统存在的误差，从而会导致柴油机转速与该档位的目标转速不一 致，需要进一步对柴油机的转速进行调整，在本实施例中，采用自适应的调整策略，其具体 的调整方法为：
[0046]S2.监测柴油机的实际转速S，判断所述实际转速与柴油机在当前档位的预设目 标转速St之间的误差是否大于预设的阔值，大于则跳转到步骤S3,否则跳转到步骤S4 ;
[0047]S3.按照式（1)所示公式计算步进电机的驱动步数，并调整柴油机在当前档位步 进电机的驱动步数为U，跳转到步骤S2 ;
[0048]
(1 ) W例式（1)中，U为当前档位步进电机的驱动步数，P为预设的比例系数，e(k)为柴油 机在当前档位转速目标值St与实际转速S之差，I为积分系数，D为微分系数，UW为当前档 位步进电机的初始驱动步数，当k= 1时，e化-1) = 0。
[0050]S4.存储柴油机在当前档位步进电机的驱动步数至柴油机步进调速系统。
[0051] 在本实施例中，自适应的调整方法采用PID(比例积分微分）控制算法，通过实时 监测柴油机的转速，当实时监测到的柴油机转速与柴油机在该档位的目标转速之间的误差 大于预设的阔值时，系统就自动对进步电机的驱动步数进行调整，增加或减少相应的驱动 步数，直至调整后柴油机的转速达到系统设计的要求，即监测转速与目标转速之间的误差 小于预设的阔值，并将此时步进电机的驱动步数存储到柴油机步进调速系统中，W供柴油 机下次进入该档位时直接调取使用。
[0052] 在本实施例中，为了减少步进电机升降速过程中丢步的影响、协调调速器的正常 工作，当司控器调速手柄回"0"档位或机车卸载保护后，微机软件会驱动步进电机驱动完剩 余步数，即步进电机驱动步数回到0步，然后再驱动步进电机断电。
[0053] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明 已W较佳实施例掲露如上，然而并非用W限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的 内容，依据本发明技术实质对W上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在 本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种自适应柴油机步进调速方法，其特征在于包括如下步骤：51. 获取柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数UN，并驱动步进电机至仏步；52. 监测柴油机的实际转速S，判断所述实际转速与柴油机在当前档位的预设目标转 速ST之间的误差是否大于预设的阈值，大于则跳转到步骤S3,否则跳转到步骤S4 ;53. 按照式（1)所示公式计算步进电机的驱动步数，并调整步进电机的驱动步数至U 步，跳转到步骤S2 ;(1 ) 式（1)中，U为当前档位步进电机的驱动步数，P为预设的比例系数，e(k)为柴油机在 当前档位转速目标值ST与实际转速S之差，I为积分系数，D为微分系数，UN当前档位步进 电机的初始驱动步数；54. 存储柴油机在当前档位步进电机的驱动步数至柴油机步进调速系统。2. 根据权利要求1所述的自适应柴油机步进调速方法，其特征在于所述步骤S1的具体 步骤为： SI.la.读取柴油机步进调速系统中存储的值UN; SI. 2a.驱动步进电机至UN步。3. 根据权利要求1所述的自适应柴油机步进调速方法，其特征在于所述步骤S1的具体 步骤为： SI.lb.根据经验理论估算第M档步进电机的初始驱动步数UM，M为柴油机的最大档位 数； SI. 2b.按照式（2)所示公式计算在当前档位步进电机的初始驱动步数UN， Un=Um/MXN (2) 式⑵中，UN为柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数，UM为第M档步进电机的 初始驱动步数，M为柴油机的最大档位数，N为柴油机当前档位数； SI. 3b.驱动步进电机至UN步。
【专利摘要】本发明公开了一种自适应柴油机步进调速方法，包括如下步骤：S1.获取柴油机在当前档位步进电机的初始驱动步数，并驱动步进电机至该初始步数；S2.监测柴油机的实际转速，判断所述实际转速与柴油机在当前档位的预设目标转速之间的误差是否大于预设的阈值，大于则跳转到步骤S3，否则跳转到步骤S4；S3.计算步进电机的驱动步数，并调整柴油机在当前档位步进电机的驱动步数，跳转到步骤S2；S4.存储柴油机在当前档位步进电机的驱动步数至柴油机步进调速系统。本发明在柴油机转速不符合标准时，能够快速、准确进行自动调节，满足柴油机整体性能要求，控制效果好、调试方便、经济耐用。
【IPC分类】F02D1/12
【公开号】CN105114188
【申请号】CN201510464276
【发明人】鲍睿, 李玮斌, 张东方, 郜永涛, 吴柏华, 李小文, 刘晨勇
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月31日