[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

说明书

本公开提供了一种面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法，其中转速控制系统包括：参考模型模块、参数辨识反馈单元和反馈系数修正模块；参考模型模块，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，作为转速控制系统的参考转速目标值；参数辨识反馈单元，用于辨识台架系统的参数，同时对台架系统内外部总扰动进行观测和补偿，并对补偿后的系统产生控制量；反馈系数修正模块，对参数辨识反馈单元中的反馈控制量进行实时修正。本公开利于提高发动机‑测功机台架系统的瞬态转速跟踪性能和控制方法的自适应性，有效减少控制方法需要调节的参数，进而减少调参时间。

技术领域

本公开涉及普通转动装置的转速控制领域，尤其涉及一种面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法。

背景技术

发动机-测功机台架系统是一个以发动机油门开度和测功机加载力矩为输入，以发动机扭矩和转速为输出，以瞬时转速和瞬时扭矩分别跟踪测试工况循环的转速、扭矩曲线为目标的双输入双输出的耦合系统。发动机台架进行瞬态循环实验时，一般采用测功机控制转速、发动机控制扭矩的工作模式。其中，测功机控制器通过改变加载力矩实现转速闭环。测功机通过联轴器与发动机相连，发动机是一个高度非线性的时滞系统，扭矩波动较大，给测功机的转速控制带来挑战。同时，开发在被测发动机-测功机台架系统参数更换后，能快速控制好新的台架进行实验，以缩短目前基于PID的控制方法在台架更换后的参数调节时间的更加先进的控制方法具有重大的工业应用价值。

综上所述，对发动机-测功机组成的非线性、时滞、双输入双输出的耦合系统，目前还没有满足实际应用需求的控制系统及其控制方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种面向发动机台架的转速自适应控制系统及其方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了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；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。

在本公开的一些实施例中，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。

一种面向发动机台架的转速自适应控制方法，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；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；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；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。