[发明专利]面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法

权利要求书

1.一种面向发动机台架的转速自适应控制系统，用于对由发动机和测功机构成的台架系统进行转速控制，所述台架系统的发动机与测功机通过连接轴连接，并通过连接轴上设置的传感器输出实际转速至转速自适应控制系统，发动机控制器与发动机相连，测功机控制器与测功机相连；台架控制上位机发送目标转速至转速自适应控制系统；

所述转速自适应控制系统包括：

参考模型模块，用于对所述台架控制上位机输出的目标转速进行一阶滤波处理，作为转速自适应控制系统的参考转速目标值；

参数辨识反馈单元，基于从台架系统获取的发动机转速，测功机输出扭矩和转速，以及参考模型模块输出的参考转速目标值，对台架系统的测功机转动惯量进行参数辨识，同时对台架系统内外部总扰动进行观测和补偿，并对补偿后的台架系统产生反馈控制量；所述参数辨识反馈单元包括：

参数辨识模块，用于对台架系统的测功机转动惯量进行参数在线辨识；

扩张状态观测器模块，用于对台架系统的内外部总扰动进行实时观测和补偿；以及

自适应反馈模块，用于产生反馈控制量，作为经所述扩张状态观测器模块补偿后的台架系统的控制输入；以及

反馈系数修正模块，获取目标转速、实际转速和参考转速目标值，用于对所述参数辨识反馈单元中的反馈控制量进行实时修正。

2.一种应用于如权要求1所述的面向发动机台架的转速自适应控制系统的方法，包括以下步骤：

步骤a：参考模型模块自所述台架控制上位机获取目标转速，并对目标转速进行一阶滤波处理得到参考转速目标值；

步骤b：对台架系统的测功机转动惯量J_d进行参数在线辨识，根据

实现对b₀的估计；所述步骤b包括：

子步骤b1：建立测功机的动力学方程，并进行离散化处理；

子步骤b2：基于实时采集的参数，对台架系统的测功机转动惯量J_d进行参数在线辨识；实时采集的参数包括：发动机转速、测功机输出扭矩和转速以及参考模型模块输出的参考转速目标值；

子步骤b3：根据实现对b₀的估计；

步骤c：采集测功机的实际转速和目标加载力矩，利用扩张状态观测器模块对台架系统内外的扰动进行观测；所述步骤c包括：

子步骤c1：将测功机的动力学方程改写为状态空间方程的形式；

子步骤c2：利用扩张状态观测器，以测功机的实际转速和测功机的目标加载力矩为输入，实时观测出台架系统的内外总扰动；

步骤d：自台架控制上位机获取测试循环的目标转速，结合传感器采集的测功机实际转速，基于反馈系数修正模块的输出值更新自适应反馈模块的反馈控制量；所述步骤d包括：

子步骤d1：采集测功机的实际转速，台架上位机输出的测试循环的目标转速，并计算实际转速与参考转速目标值的差值；

子步骤d2：自适应反馈控制律为参考转速目标值和实际转速的函数，其中系数可调；

子步骤d3：推导系数修正方程；

步骤e：将步骤d计算出的反馈控制量减掉步骤c观测出的扰动，再除以b₀，得到测功机的目标加载力矩，并将其发送给所述台架系统的测功机控制器。

3.根据权利要求2所述的方法，所述子步骤d3中，基于Lypunov原理推导满足台架系统稳定运行的系数修正方程。

4.根据权利要求2所述的方法，所述步骤b中，对台架系统的测功机转动惯量进行参数在线辨识时，是基于带遗忘因子的递推最小二乘的方法。

5.根据权利要求2所述的方法，所述步骤a中，目标转速通过CAN总线发送至参考模型模块。