[发明专利]电子节气门的末端控制时点预测方法及电子节气门系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械控制领域，具体涉及对电子节气门的控制领域，更进一步，尤其是一种电子节气门的末端控制时点预测方法及电子节气门系统。

背景技术

车用节气门按照控制方式不同可以划分为机械式拉线节气门和电子节气门两种，近年来后者已经逐步替代前者被广泛应用。

电子节气门作为车辆上的重要部件，其可根据驾驶人员的需求进行精确的调整，并可设置多种控制功能来改善驾驶安全性和舒适性，如图3所示，电子节气门一般由控制单元50、驱动电机45、传动齿轮48、回位弹簧44、阀门41、位置传感器47构成，电子节气门中具有最高机械位置停止点42以及最低机械位置停止点43。控制单元50在接收到目标位置信号46后通过PID控制单元49控制驱动电机45完成动作。

但由于电子节气门是一个存在非线性时变阻尼特性的系统，现在是采用PID控制对其阀门位置、速度等方面进行控制，其动作受到驱动电机特性曲线，传动部件摩擦阻尼，回位弹簧弹力，电机转子及阀体的转动惯量等多种因素影响；对其动作的控制一般通过综合阀门位置(POS)，距离目标位置偏差(Δ)，阀门运动速度(V)等因素的多组PID参数

PID＝PID(POS,Δ,ω)，其中，

Δ＝POS_Aim-POS_Now

ω=dPOSdt]]>

进行联合控制来实现，为了提高响应速度和定位精度，也可能同时需要用于控制弹簧及摩擦的前馈单元，惯性迟滞单元，及模糊控制等单元。

申请号为200710163863.0、授权公告日为2010年10月6号、专利名称为“一种发动机电子节气门的控制方法”就公开了如下的技术方案：所述控制方法包括检测电子节气门的起始开度或当前开度；当电子节气门的起始开度或当前开度与目标开度的差值的绝对值大于X时，采用基本方法控制PWM信号的占空比从而控制打开或关闭电子节气门的开度变化率；当电子节气门的起始开度或当前开度与目标开度的差值的绝对值小于或等于X时，采用PID方法控制PWM信号的占空比从而控制打开或关闭电子节气门的开度变化率，其中X的范围是2°至6°。采用本发明所述的发动机电子节气门的控制方法，在所述差值较大时能够实现节气门碟片运行的快速和平稳，并且在所述差值较小时能够实现节气门碟片运行的准确和防止超调。

但即使采用了上述专利所公开的方法，阀门在向目标位置运动过程中依然可能发生超调现象，因为这一方法无法对节气门碟片位置进行监控和预测，也就无法准确地在超调发生前对碟片进行控制，尤其是考虑到参数整定不佳，以及产品制造存在公差等因素，超调现象会更加严重，在某些应用场合，这更是需要极力避免的。

因此，希望提供一种电子节气门末端控制时点预测方法及电子节气门系统来克服或者说至少减轻上述超调现象的发生。

发明内容

本发明目的在于提供一种电子节气门的末端控制时点预测方法及电子节气门系统，以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种电子节气门的末端控制时点预测方法，电子节气门包括控制单元、驱动电机、传动齿轮、阀门、位置传感器，控制单元对驱动电机进行控制，驱动电机再通过传动齿轮带动阀门工作，所述位置传感器在阀门内用于监测电子节气门内阀门的位置，控制单元通过PID控制方法控制驱动电机的动作，在所述控制单元内设有末端控制时点预测模块，所述末端控制时点预测模块根据当前阀门位置、阀门转动速度、预设的PID参数以及阀门运动规律，预测后续的若干个控制时点的阀门位置和速度，从而判定当前控制时点是否为超调前的最末几个控制时点之一。

如果能够判断出当前控制时点为最后的几个控制时点，也就能够预测其将到达最高或者最低机械位置停止点，那么就能够在超调发生前得到警示，更为有效地防止超调。

优选地，如设当前的阀门位置为第N控制时点，预测的后续的控制时点为第N+1控制时点，具体进行末端控制时点预测的步骤如下：