[发明专利]一种预喷式数控气动发动机的转速控制方法

说明书

技术领域

本发明属于气动发动机转速控制技术领域，尤其涉及预喷式数控气动发动机的转速控制方法。

背景技术

气动发动机使用来源广泛的压缩空气作为“燃料”，排放无污染，是真正的“零排放”、绿色环保的动力源。它可为环保节能车辆提供驱动动力，其作用就是将压缩空气的压力能转化为曲轴旋转的机械能，驱动车辆行驶。

气动发动机一般由储气罐、发动机本体、减压阀、流量控制阀和输气管道等部件组成。存储在储气罐中的压缩空气经过输气管道、减压阀、流量调节阀、进气口、气缸和排气口，最终进入大气。减压阀完成将压缩空气从高压降至工作压力的过程，流量调节阀控制压缩空气的流量。压缩空气在气缸中膨胀，推动活塞，再通过连杆使曲轴转动，向外界输出机械功。

现有的气动发动机一般使用机械的方法控制发动机曲轴的转速，类似于内燃机控制曲轴转速的方法，这种方法在控制转速时不仅费时而且精度较低。中国专利号为200820205394.4、名称为“车用气动发动机的转速控制装置”，由流量调节阀、转速输入器、控制器以及光电编码器等部件组成，控制器将光电编码器输入的实际转速和转速输入器输入的目标转速进行比较，然后根据比较结果向流量调节阀发出控制信号并调节流量调节阀的开度，控制压缩气体的流量进而调节转速，这种转速控制在控制时成本高、缺乏智能性。

中国专利号为200820217438.5、名称为“一种数控气动发动机”，公开了一种预喷式数控气动发动机，它主要由高压储气罐、预喷式气缸、电磁阀组、传感器组和发动机本体等主要部件组成，无需传统内燃机复杂的配气机构。但该发明专利没有为预喷式数控气动发动机提供转速控制方法，导致该发明专利在工作时存在转速操作不便的缺陷。

发明内容

为了克服现有预喷式数控气动发动机转速控制装置操作不便的缺陷，本发明为预喷式数控气动发动机提供了一种结构简单、便于操作、成本低廉、易于适应实时负荷的转速控制方法，该方法能够精确并快速地对预喷式数控气动发动机的转速操作做出响应。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是按如下步骤实施：

A、在预喷式数控气动发动机的曲轴输出端上安装力矩传感器和转速传感器，转速操作装置将预喷式数控气动发动机的期望转速n₀分别输入至前馈控制单元和PID控制单元，转速传感器将预喷式数控气动发动机的实时转速n_r分别输入至前馈控制单元和PID控制单元，PID控制单元对实时转速n_r进行滤波处理得到实时转速n_r滤波值，力矩传感器将预喷式数控气动发动机的曲轴输出端的力矩测量值M_p输入至前馈控制单元；

B、由前馈控制单元先根据公式                                                计算出线性抗扭矩系数k_l，并对线性抗扭矩系数k_l进行滤波处理得到k_l0，再根据公式计算出期望转速n₀下的平均负荷p₀；I_f是预喷式数控气动发动机的转动惯量，ω是转速传感器测量得到的实时转速n_r所对应单位为弧度/秒的实时角速度，，是实时角加速度的导数，M_l0是在预喷式数控气动发动机无负荷转动时采用力矩传感器测得的基值摩擦力矩；

C、由前馈控制单元计算出所述期望转速n₀所对应的主控制压力p_pec0：，a₁₁~a_k(k+1)是拟合回归参数，，p₀是所述平均负荷；