基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方法_2

文档序号:9907407阅读:来源:国知局
按照上述的方式控 制。
[0052]本发明的有益效果如下:
[0053]在根据本发明的基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方法中,首先依据步骤1到 步骤5无需利用温度传感器,直接测量出比例电磁阀工作过程中的等效电感Ld;进而依据步 骤6和步骤7得到比例电磁阀在各个油温下输出油压P与平均电流I和等效电感Ld的关系曲 线,并将得到的数据存入数据库,便于控制过程的调用;然后在步骤8中,将控制过程分为s 段,利用数据库中的输出油压P与平均电流I和等效电感Ld的关系曲线对各段控制过程中的 比例电磁阀进行前馈控制,在前馈控制完成后进行PID反馈控制,以降低各段控制过程中实 际输出油压与理想油压的偏差,减小液压换挡过程中的油压冲击。
【具体实施方式】
[0054]下面详细说明本发明的的基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方法。
[0055] 根据本发明的基于比例电磁阀的液压换挡油压控制方法包括步骤1到步骤8。
[0056] 步骤1:对比例电磁阀输入pmi信号,并利用数据采集模块采集输入的电压信号的 数据点和对应的电流信号的数据点,进而得到稳态电流电压波形;其中PWM信号的频率为f Hz,占空比D %,P丽信号的电压幅值为E;数据采集模块的采样频率为F Hz,在P丽信号的一 个周期内,采集的电压信号的数据点数和对应的电流信号的数据点数:
[0057]
[0058] P丽信号的输出c个周期的电压信号,采集到的总的数据点数为c · η。
[0059] 步骤2:从采集的数据中提取电流曲线:PffM信号输入的电压只有OV和E两个状态, 若电压从OV跳变到E的时间点为t,电压从E跳变到OV的时间点为t 2,那么在七~^的时间段 内电流信号为上升状态,得到的电流曲线为上升曲线;在步骤1中采集的数据点中电压从OV 跳变到E的所有跳变点的集合ST1,电压从E跳变到OV的所有跳变点的集合为T2J^T 1的求 取方法为:
[0060] 如果 Volt(m+i)-Voltm>Ei,那么Ti(k) = tm;
[0061 ]如果乂〇11:(111+1)-¥〇11:111〈41,那么12(1〇 = 1:111;
[0062] 其中,U代表第m点的时刻,VoIU代表第m点的电压值,k e (〇,m),E1 = 0.8E。
[0063] 如果T2(I)CT1(I),则去除T2(I)对应的电流信号数据点;如果T 1的数据点数比1~2的 数据点数多一个,则去掉1^的最后一个对应的电流信号的数据点,保证T 2(I)XT1(I)且对应 的电流信号的数据点数相同;那么在任意的时间段TKlOwI^k)对应的电流曲线为第k段的 电流曲线,该电流曲线对应的电流函数为I(k),由此提取出采集的数据点对应的所有电流 曲线以及电流函数。
[0064] 步骤3:对得到的所有电流曲线进行消除噪声处理:对于PffM信号当相邻的j个电流 曲线的时间间隔在2 · j以内时,视为电气特性参数没有变化,将这j个电流曲线通过下式求 和平均处理,以达到消除噪声的作用:
[0065]
[0066] 其中,I〇(k)为消除噪声后的电流函数,I(k)为截取的第k段电流函数。
[0067] 步骤4:对消除噪声后的电流曲线进行多项式曲线拟合,得到电感变化曲线。
[0068] 因为比例电磁铁电路可看成一阶电阻电感串联电路,与普通一阶电路不同的是, 其电感是个变量,也就是说系统的时间常数不是恒定的,在这种情况下,不能用简单的指数 型函数进行拟合。
[0069] 比例电磁铁电路中的平均电流为I,I由采集到的所有消除噪声后的电流函数I0 (k)中的电流求和平均得到;比例电磁铁电路中的等效电阻为R,
[0070]
[0071] 当电感保持不变时,比例电磁铁电路中的电感为L,那么电流变化关系满足如下 的函数关系式:
[0072]
[0073] 其中,i(t)为电流i与时间t的关系函数,i(0)为初始电流,i(~)为饱和电流。
[0074] 当电感变化时,将电感作为电流的函数L(i),将电流i的变化过程分为1段,每一段 Δ t内的电感看做常量LP,那么在整个过程中,电流变化满足如下的函数关系式:
[0075]
[0076]
[0077]
[0078] 其中,i(0)为初始电流,i(⑴)为饱和电流,且i(⑴)= I/(D%);
[0079] 对上式求导,得到电感L随时间t的关系函数L(t):
[0080] L(t)=R*(i(°°)-i(t))/(di/dt)。
[0081] 步骤5:剔除电感函数L(t)中的偏差部分,得到有效的等效电感Ld。
[0082] 虽然对电流曲线进行多项式曲线拟合的效果较好,但是电流曲线的起始和终止阶 段会存在较大的偏差,影响结果的准确度;剔除偏差较大的起始和终止阶段,并保留中间变 化平稳的中间阶段,以得到修正的电感函数l/(t)。
[0083] 如果dL(t)/dt<M,那么l/(t)=L(t),其中M为依据电感函数L(t)及其导数人为设 定的值;
[0084]再对修正的电感函数l/(t)取平均,即得到所求的有效的等效电感Ld:
[0085] Ld=mean(L/ (t)) 〇
[0086] 步骤6:标定比例电磁阀的输出油压P与平均电流I和等效电感Ld的关系曲线。
[0087] 在一个油温下,对比例电磁阀输入占空比为D%的P丽信号,在比例电磁阀达到稳 态后,根据步骤1至步骤5得到平均电流I和等效电感Ld,并测量比例电磁阀的输出油压P。
[0088] 步骤7:在各个油温下重复步骤6,得到比例电磁阀在各个油温下输出油压P与平 均电流I和等效电感Ld的关系曲线,并将得到的数据存入数据库,便于调用。
[0089] 步骤8:比例电磁阀的油压控制过程分为s段,s段中的每一段持续的时间为ts,且 每一段控制过程分为:分析阶段,持续的时间为t sl;前馈控制阶段,持续的时间Sts2;以及 反馈控制阶段,持续的时间为ts3 ;且ts = tsl+ts2+ts2。
[0090] 分析阶段:设定输出的油压为PQ,调用数据库中的数据,得到在常温下油压Po所需 要的PWM信号的占空比为Do%,并将此PWM信号输入比例电磁阀,依据步骤1至步骤5得到真 实的平均电流If和等效电感Lf,根据占空比Do %、平均电流If和等效电感Lf,参照数据库得到 该时间段的油温Tf。
[0091] 前馈控制阶段:根据油温Tf和设定的油压Po,参照数据库求出此时所需要的PWM信 号的占空比Df %,并将该PffM信号输入比例电磁阀。
[0092] 反馈控制阶段:将该阶段分为多步,每步以比例电磁阀输出的实际油压为反馈量, 对油压进行PID控制,以得到油压的实际输出曲线;在反馈控制阶段采用增量式PID控制,控 制公式如下:
[0093] AD(w)=D(w)-D(w-l)
[0094] Δ D(w) =Kp[e(w)_e(w_l) ]+Kie(w)+KD[e(w)_2e(w_l )+e(w_2)]
[0095] 其中,Kp,K1,Kd分别为比例、积分和微分参数,D (w)为第w步输入的HVM信号的占空 比,e(w)为第w步的设定油压与实际油压的偏差。
[0096] 通过调整比例参数Kp、积分参数心和微分参数Kd,以调整相邻两步之间PffM信号的 占空比的增量AD(W),进而减少设定油压与实际油压的偏差,使得此段输出的油压达到Po, 且油压的实际输出曲线的变化呈线性变化(实际过程中,油压的实际输出曲线的变化并非 为理想的线性变化,只要满足油压的实际输出曲线的变化尽可能呈线性变化即可)。
[0097] 选择比例电磁阀的油压控制过程的分段数s,如下:
[0098]为了使油压的实际输出曲线与设定的理想曲线的偏差尽可能小,则比例电磁阀的 油压控制过程的分段数越多;但由于液压系统存在较大的惰性,如果分段数越多,则会在控 制过程结束时无法达到稳态,即没有达到设定的油压Po;所以为了使偏差最小且能使控制 过程结束时达到稳态,需要按照下式选择合适的分段数s:
[0099] 12345 2 其中,P(j),Po(j)分
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