[发明专利]一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法

权利要求书

1.一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述方法包括：

FPLG启动时，计算活塞运动到下一上止点位置需要的电机拖动力，通过控制输入电压满足所述拖动力要求；

FPLG运行过程中，根据活塞运行的最大加速度，确定活塞在到达下一上止点位置时电机的做功量，通过控制输入电压，满足发电机的做功需求。

2.根据权利要求1所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述拖动力的计算具体为：

式中，p_压＝f(x)是关于活塞位移x的函数，A表示活塞的受力面积，x_max表示活塞有效行程的一半。

3.根据权利要求2所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述通过控制输入电压满足所述拖动力要求具体为：

根据拖动力，计算电动机在当前拖动力作用下，运动到下一上止点位置所做的功；

根据所述运动到下一上止点位置所做的功，确定电动机的输入电压，控制所述输入电压满足做功要求。

4.根据权利要求1所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述最大加速度的计算具体为：

在最大加速度出现位置及前后分别设置位移采集点，获取至少3个位移及对应的时间，计算加速度，作为最大加速度，所述最大加速度的计算公式为：

式中，S₁、t₁表示测得的第一个位移和对应的时间，S₂、t₂表示测得的第二个位移和对应的时间，S₃、t₃表示测得的第三个位移和对应的时间。

5.根据权利要求4所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述位移采集点处设置位移传感器。

6.根据权利要求5所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述位移传感器为磁栅传感器，所述磁栅传感器的磁栅尺安装在电机动子轴上，磁头固定设置在FPLG的机壳上。

7.根据权利要求4所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述确定活塞在到达下一上止点位置时发电机的做功量具体为：

式中，x_max为活塞有效行程的一半，x₁为点火位置处的活塞位移，v₁为活塞能达到上止点处时，在点火位置处所需的最小速度，W_f为摩擦力所做的功；

k_eq为上止点处缸内气体的等效刚度，其表达式为：

式中，m为活塞运动件的质量；

k₁为活塞位于点火位置处缸内气体的等效刚度，其表达是为：

式中，P_压max为点火位置处的缸内压力，d为活塞直径。

8.根据权利要求4所述的稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，其特征是，所述通过控制输入电压，满足发电机的做功需求的具体过程为：

判断所述做功量的正负；

若为非负值，则通过控制发电机的输入电压，满足做功要求；

若为负值，则控制发电机转换为电动机状态，并通过控制输入电压产生驱动力，满足做功要求。