[发明专利]一种动态载荷谱快速高精度加载控制方法

说明书

本发明公开了一种动态载荷谱快速高精度加载控制方法，该方法构建n次B样条基函数，针对n次B样条基函数中n+1个基函数的每一个，进行迭代学习，获得的n+1个基函数及其对应的控制量，构成了基函数控制库；令载荷谱的每个起始点和每个结束点均重复3次，形成新的载荷谱；利用基函数控制库中的基函数及其控制量对新的载荷谱进行分段滚动拟合，得到各分段的控制量u及其对应的时间t；将计算出的控制量u，根据对应的时间t输出至变频器，从而控制交流异步变频电机产生相应的加载扭矩。使用本发明能够提高交流异步变频电机的扭矩加载精确度，以及施加载荷与时间的对应性。

技术领域

本发明涉及加载控制技术领域，尤其涉及一种动态载荷谱快速高精度加载控制方法。

背景技术

在发动机、变速箱、整车等设备的试验测试时，为了更好的模拟其实际运转工况，往往需要为其施加一定的载荷谱。载荷谱是指被测对象输出轴上的载荷随被测对象运行时间的变化规律。

比较常用的一种载荷谱模拟方法为交流电力测功机加载方法。其基本原理是将交流异步变频电机的转轴与被测试对象的输出轴相连，被测对象带动交流电机转动，交流异步变频电机由变频器进行控制，变频器工作在转矩控制模式下，控制交流异步变频电机产生一定大小和方向的转矩。当交流异步变频电机输出的转矩和被测对象的转动方向相反时，交流异步变频电机工作在发电机工作模式，可以将被测对象输出的机械能转换为电能，并通过变频器将该电能回馈至电网；反之，当交流异步变频电机输出的转矩和被测对象的转动方向相同时，交流异步变频电机工作在电动机工作模式，变频器从电网取能。

采用交流异步变频电机进行动态载荷谱的加载控制时，具有如下的特点：

(1)载荷谱是事先规划好的，可以通过理论模型获得，也可以在实际实验时测试获得。

(2)变频器工作在转矩控制模式下，变频器的控制指令和交流异步变频电机输出的扭矩之间存在一定的线性对应关系。

同时要实现高精度的实时加载控制，也存在如下的问题需要解决：

(1)在进行加载时，除了交流异步变频电机产生的转矩之外，还存在旋转轴系摩擦转矩、速度变化引起的惯性转矩、安装不同轴引起的不平衡转矩等。这些转矩都会施加到被测试对象的输出轴上，作为其载荷。因此，如何精确计算出变频器的控制指令，使得作用到被测试对象输出轴上的载荷刚好等于理想值，变得十分困难。

(2)动态载荷的值是变化的，包含了从低频到高频的变化成分。加载过程中要求施加到被测对象输出轴上的载荷要严格与时间相对应，而常规的闭环反馈控制算法，一般都存在时间上的滞后，难以做到如此高的实时性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于数据驱动模型逆的动态载荷谱快速高精度加载方法，能够提高交流异步变频电机的扭矩加载精确度，以及施加载荷与时间的对应性。

为了实现上述目标，本发明包括样本库的构建、载荷谱的解构和控制量的综合，具体是这样实现的：

一种动态载荷谱快速高精度加载控制方法，包括如下步骤：

步骤1、构建n次B样条基函数；n为大于或等于2的正整数；

步骤2、针对n次B样条基函数中n+1个基函数的每一个，进行迭代学习，获得控制量：在第j次迭代时，以作为本次迭代对象的基函数作为期望加载扭矩，计算期望加载扭矩与第j-1次迭代时获得的交流异步变频电机的输出扭矩之比，将比值与第j-1次迭代时输入到变频器的控制量相乘，获得第j次迭代的变频器的控制量，并输入到变频器，控制交流异步变频电机，得到第j次迭代的输出扭矩；当迭代结束时，最后一次迭代获得的变频器的控制量作为当前基函数对应的控制量；所述迭代过程中对控制量的计算是将时域信号转换到频域中进行计算再转换回时域完成的；

步骤3、步骤2获得的n+1个基函数及其对应的控制量，构成了基函数控制库；