[发明专利]基于MAP自学习和扰动补偿的扭矩控制系统及其方法

说明书

本公开提供了一种基于MAP自学习和扰动补偿的发动机台架扭矩控制系统及其方法，主要包括MAP前馈控制单元、MAP自学习控制单元、ADRC反馈控制单元，MAP前馈控制单元由目标扭矩和目标转速产生油门开度前馈控制量，ADRC反馈控制单元基于采集发动机实际扭矩和目标油门开度，实现系统扰动补偿，并产生油门开度反馈控制量。MAP自学习控制单元通过采集目标油门开度、实际扭矩和实际转速，选择满足一定条件的输入‑输出数据对，用于MAP节点学习，以实现对前馈MAP修正和更新。本公开优点为有效解决了目前发动机‑测功机台架系统在瞬态测试循环下，存在的扭矩跟踪超调、滞后以及PID控制参数调节费时等问题，提高了发动机扭矩的自适应性，同时改善了瞬态跟踪性能。

技术领域

本公开涉及发动机扭矩控制领域，尤其涉及一种基于MAP自学习和扰动补偿的扭矩控制系统及其方法。

背景技术

发动机-测功机组成的台架系统可用于测试发动机的动力性、经济性和排放性能，是发动机研发阶段非常重要的实验设备。在最常用的发动机控制扭矩、测功机控制转速模式中，测功机用于模拟发动机的负载，通过调节加载力矩使发动机转速快速稳定在目标转速值；发动机通过控制油门踏板实现输出扭矩跟随目标扭矩值，构成一个双输入双输出的耦合系统。日益严格的排放法规及ETC、WHTC、RDE等瞬态循环测试的提出，给瞬态循环下发动机扭矩和测功机转速的控制算法设计提出了更高的要求。

目前发动机-测功机台架系统中，发动机扭矩控制存在如下两个主要问题：

1)瞬态循环下，发动机的扭矩跟踪效果不理想，存在超调和滞后。

2)更换发动机参数或配置后，重新调节PID控制参数时间较长，算法自适应能力较差。

为了改善瞬态控制效果，保证算法在被测发动机型号、配置或参数更换修改后，能快速控制好新的发动机进行实验，减少PID参数调节的时间，目前技术人员在控制算法的自学习能力与自适应能力的改进上还有更多的研发空间。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种发动机台架扭矩控制系统及其方法，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，提供了一种基于MAP自学习和扰动补偿的扭矩控制系统及其方法，用于对由发动机和测功机构成的台架系统进行扭矩控制，其中台架系统中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扭矩和实际转速至扭矩控制系统中，台架系统中还包括：台架控制上位机，其发送目标扭矩和目标转速至扭矩控制系统中；

所述扭矩控制系统包括：MAP前馈控制单元，其包括MAP前馈控制模块；MAP前馈控制模块接收来自台架控制上位机发送的目标扭矩和目标转速，根据接收的目标扭矩和目标转速得到油门开度前馈控制量，作为目标油门开度输入至发动机控制器；ADRC反馈控制单元，其分别接收来自台架控制上位机发送的目标扭矩、扭矩传感器输出的实际扭矩和目标油门开度，基于发动机实际扭矩和目标扭矩的偏差，通过总扰动进行实时观测和补偿，得到油门开度反馈控制量，对油门开度前馈控制量进行补偿；以及MAP自学习控制单元，根据跟踪控制效果提取出若干组输入-输出数据对，基于若干组输入-输出数据对，采用最小二乘的方法对MAP节点的值进行学习拟合，再对该MAP进行求逆和修正运算，输出至MAP前馈控制单元；MAP自学习控制单元采集目标油门开度、实际扭矩和实际转速，根据控制效果选择数据对并将其输出至MAP前馈控制模块，以对MAP前馈控制单元进行修正和更新。

在本公开的一些实施例中，其中ADRC反馈控制单元包括：扩张状态观测器模块，其采集实际扭矩和目标油门开度，对发动机总扰动进行估计，输出扰动估计值，对油门开度前馈控制量进行补偿；以及扩张状态观测器模块还对发动机扭矩扰动进行估计，输出扭矩估计值。