CN109306910B - 用于执行燃烧马达的转速调节的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用来运行用于机动车的驱动***(1)的方法,其具有以下的步骤:根据一个或者多个调节参数(kp、ki)执行驱动***(1)的驱动马达(2)的转速调节;确定驱动***的至少一个瞬时的、影响调节特性的***参数;根据至少一个***参数适配所述一个或者所述多个调节参数(kp、ki)。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧马达以及特别地涉及一种用于燃烧马达的转速调节的方法。
背景技术
通常,在机动车中的燃烧马达根据通过加速踏板位置预先规定的驾驶员期望进行操控。例如在柴油马达中,驾驶员期望被换算成待喷入的燃料量,其中通过驾驶员期望确定马达力矩,并且在瞬时的负载力矩时得出燃烧马达的转速。在确定的车辆状态中,特别是当在传动系中的离合器被断开和/或没有档位被放入和/或加速踏板在预先确定的低的转速范围中没有***作时,转速调节起作用,该转速调节调整燃烧马达的转速到预先规定的目标转速上。
通常,所述转速调节具有PI-或者PID-调节器结构,其中调节参数分别对于各个行驶级、车辆状态、行驶情况以及环境条件进行设计,并且被保存在相应的特性曲线族中。但是,这种方案导致高的应用费用,因为必须分别确定用于各个种类的燃烧马达和车辆的特性曲线族。应用费用在以下情况附加地提高:为了设计转速调节设置了另外的措施,所述措施例如用于:改善驾驶特性或者这样地影响在被控制的和被调节的运行之间的转换过程,以至于将在转速中的过冲或者欠过冲降到最小。
由专利文献DE 10 2005 039 758 A1已知用于运行内燃机的方法,在该方法中,转速根据目标转速进行调节,并且在该方法中,根据在转速和目标转速之间的调节差值,借助于调节环节确定用于操控内燃机的目标力矩。特别是代表不能测定的干扰量的干扰力矩被估计出来并且用于操控内燃机的调整力矩根据目标力矩以及干扰力矩被确定。
发明内容
根据本发明设置了用于执行燃烧马达的转速调节方法以及装置和具有燃烧马达的马达***。
另外的设计方案在优选实施例中被说明。
根据第一方面设置了一种用来运行用于机动车的驱动***的方法,其具有以下的步骤:
-根据一个或多个调节参数执行驱动***的驱动马达的转速调节;
-确定所述驱动***的至少一个瞬时的、影响调节特性的***参数;
-根据至少一个***参数适配所述一个或者多个调节参数。
在确定转速调节的大小时,调节参数、特别是P-和I-常数基于一种妥协,该妥协是:用来快速地达到目标转速的足够的动力和用来避免过冲的足够的稳定性。特别地,在负载力矩变化和/或传动系的惯性变化时,之前使用的调节参数可能首先带来关于动力或者关于稳定性的缺点。因此,上述的方法设置了:转速调节利用可变地能够适配的调节参数来执行,所述调节参数根据负载力矩和/或惯性选择。通过基于模型的方案,调节功能因此直接取决于***参数——惯性和负载力矩。如果***参数在行驶运行中通过另外的环境条件或者通过元件的老化发生了变化,那么这通过上述的方法直接在调节参数中被考虑到。以此能够对于每个行驶情况以及也在驱动***由于老化引起变化时确保始终不变的调节品质。通过适配调节参数到驱动***的当前的占支配地位的***参数上,用于应用转速调节的初始费用明显地被减到最小,因为各个调节参数可以通过适应性方法自动地被确定。
通过基于模型的用于转速调节的方案的扩展,关于一种用于确定传动系的***参数的确定单元可能的是:所述转速调节各个车辆地运行。该调节实时地进行,以使得当***参数快速地变化时、例如负载力矩在附加机组接上时、行驶级变换等等也能够实现转速调节的适配。这样,基于在传动系上的影响的***参数和缓慢地变化的***参数同样地被考虑到,所述缓慢地变化的***参数在由于磨损和耗损作用而增加地老化时发生变化。同样可以通过上述的方法将调节参数在更换构件之后快速地并且自动地适配到改变了的***参数上,以便达到始终不变的调节品质。此外,用于转速调节的***参数的估计也使得诊断成为可能,因为调节参数的或者***参数的阶跃的变化能够指出传动系的硬件的问题。
此外,所述转速调节可以例如包括PI-调节或者PID-调节,其中,一个或者多个调节参数包括用于所述转速调节的比例常数和/或积分常数。备选地也可以使用另外的调节器结构,例如结构可变的调节器。
特别地,所述一个或者所述多个调节参数相应于查阅表或者分配函数(Zuordnungsfunktion)根据至少一个***参数来确定。
根据另外的实施方式,所述至少一个***参数可以包括惯性矩和/或负载力矩。
可以设置的是:所述至少一个***参数的确定定期地、在预先确定的时刻和/或在驱动***的离合器和/或变速器的状态变化时执行。
根据另一方面设置了一种用来运行用于机动车的驱动***的设备,其中所述设备被构造用于:
-根据一个或者多个调节参数执行驱动***的驱动马达的转速调节;
-确定驱动***的至少一个瞬时的、影响调节特性的***参数;
-根据至少一个***参数适配所述一个或者所述多个调节参数。
附图说明
以下借助于附图更详细地说明实施方式。其中:
图1示出了具有燃烧马达、传动系以及控制器的马达***的示意图;并且
图2示出了转速调节的示意图,所述转速调节具有用于估计***参数的单元。
具体实施方式
图1示出了具有驱动马达2的驱动***1的示意图,所述驱动马达可以特别地构造成燃烧马达,但是也可以构造成混合驱动装置。所述驱动***1用于驱动机动车。所述驱动马达2可以实施成燃料引导的燃烧马达、特别是柴油马达,或者实施成空气引导的燃烧马达、例如汽油机。
所述驱动马达2借助于控制器3以已知的方式***控,用于提供马达力矩Mmot。所述操控通过待喷入的燃料量的预给定或者通过待输送到汽缸的燃烧室中的空气质量流量的预给定来实现。所述操控通过测得马达状态参数以及通过调整合适的致动器、特别是节气门(未示出)和燃料喷入阀以已知的方式来实现。
所述驱动马达2通过曲轴4提供马达力矩供使用。所述曲轴4经过离合器5与变速器6相连接,以便在变速器6的输出侧提供车轮驱动力矩。所述变速器6可以根据所选择的行驶级具有不同的传动比,并且可以被换档到空转中,其中在空转中,在驱动马达2和车轮之间的传动系是断开的。
所述控制器3可以根据加速踏板7的加速踏板位置操控驱动马达2,以便提供马达力矩。在备选的运行状态中,所述控制器3可以实施转速调节,该转速调节以下更详细地进行说明。
所述转速调节在下述驱动***状态中被激活,所述驱动***状态可以通过断开的离合器5(通过离合器信号KS标明)或者可选地通过所述变速器6的中性位置(通过变速器信号GS标明)被激活。此外,所述转速调节在不通过驾驶员操作加速踏板7时激活,不考虑离合器5是断开还是闭合和/或所述中性位置被选择还是行驶级被选择。
根据驱动***状态,在驱动马达2的曲轴4上作用了不同的惯性矩和负载力矩,所述惯性矩和负载力矩对于所述转速调节的稳定性和动力有显著的影响。因此所选择的行驶级/中性位置在离合器5断开/闭合时以及必要时所连接的附加总成(例如空调压缩机、发电机等等)能够导致传动系的不同的惯性矩和负载力矩。在控制器3中实施的转速调节相应于图2的功能图。
待调节的驱动***1具有一种***特性,该***特性通过调节段区块21示出。负载力矩MLast作用到驱动***1上,所述负载力矩会通过由驱动马达2提供的马达力矩Mmot进行平衡。此外,***参数之一相应于惯性矩J传动系,由此确定***特性。在确定区块22中基于转速曲线以及瞬时的马达力矩Mamet确定了估计的惯性矩Jest和/或估计的负载力矩MLast_est,并且在调节参数-适配区块24中进行提供。
马达力矩Mmot的变化多快地对于当前的实际转速n实际的转速变化产生作用这种方式和方法在此决定性地取决于传动系的惯性J传动系。同样地,负载力矩MLast当然地降低了有效的马达力矩,所述有效的马达力矩可供用于燃烧马达2的加速。因此,该***参数对于转速调节的适应性决定性地起作用。附加地除了惯性和负载力矩之外,还可以将另外的参数、例如弹簧常数或者阻尼常数确定为用于传动系的***参数。
所述调节参数-适配区块24将估计的惯性矩Jest以及必要时将估计的负载力矩MLast_est归入用于转速调节的调节参数。如果例如使用PI-调节,所述调节参数是比例常数kp和积分常数kI。
所述调节参数被提供给调节区块23。所述调节区块23根据预先规定的目标转速n目标以及当前的实际转速n实际通过提供调整力矩Mstell进行调节,利用所述调整力矩对驱动马达2进行操控。通过该操控得出马达力矩,所述马达力矩通常相应于调整力矩Mstell。所述转速调节23在本实施例中实施成PI-调节。备选地,所述转速调节也可以实施成PID-调节或者利用另外的调节器结构、例如结构可变的调节器结构进行实施。
所述转速调节基于在目标转速n目标和实际转速n实际之间的转速差值,所述转速差值在减法环节231中被确定。该转速差值被输送给比例环节232,在那里,转速差值乘以比例常数kp,并且被输送给相加环节233。此外,转速差值被输送给第二乘法环节234,用于与积分常数kI相乘,并且结果在积分环节235中在时间上进行积分。积分结果被输送给相加环节233。相加结果是用于调节力矩MReg的指标。
在接着的相加环节236中,调节力矩MReg和估计的负载力矩MLast_est相加,用于得到调整力矩Mstell。
比例常数和积分常数kp、kI的选择是可变的,并且在调节参数-适配区块24中根据估计的惯性矩Jest确定。
为了在***参数变化时继续达到始终不变的调节品质,所述调节参数借助于调节参数-适配区块24进行适配。所述调节参数的适配借助于分配函数或者查阅表等等来实现,所述分配函数或者查阅表等等根据估计的惯性矩Jest来确定调节参数、也就是说例如比例常数kp和积分常数kI。可能的分配函数可以例如是:kp=kp0·Jest或者kj=ki,0·Jest,其中kp,0和ki=ki,0可以来自经验地确定或者预先规定。
惯性矩Jest以及负载力矩MLast_est的估计基于如下的数学模型来实现:
确定区块22使得对于惯性矩Jest和负载力矩MLast_est实时地或者至少在确定的运行情况中进行跟踪成为可能。为此可以使用递归的参数估计量,所述参数估计量可以由马达力矩Mmot、实际转速N以及被算出的加速度算出用于所述数学模型的模型参数。
为此,马达力矩以及实际转速例如利用一阶的低通滤波器进行平滑,以便使噪声效应减到最小。所述加速度例如通过一阶的高通滤波器进行计算:
用于参数估计方法的算法的可能的实现方式下面进行说明。为此所述数学模型如下地进行变形:
初始化
θ(k-1)=θ nom
协方差矩阵P被初始化成一种对角矩阵,该对角矩阵具有对角线上的两个等于trP/2的元素,其中trP是一种调节最初的收敛速度的参数。如果名义的参数θnom是已知的,那么通过参数向量的初始化可以加速到该值,同样地线上参数识别算法的最初的收敛也可以被加速。
算法:
ψ和Mmot更新
Mmot,mod(k)=θ(k-1)T ψ(k)
ε(k)=Mmot(k)-Mmot,mod(k)
θ(k)=θ(k-1)+k(k)ε(k)
存储器更新
P(k-1)=P(k)
θ(k-1)=θ(k)
在该算法的第一步骤中计算输入量的向量ψ(k),该向量对于线上识别是必需的。调整量的模型值Mmot,mod(k)由输入量的向量ψ(k)与模型的被转置的老的参数向量θ(k-1)相乘来算出。模型误差ε(k)由调整量Mmot(k)和调整量的模型值Mmot,mod(k)之间的差值计算得出。所述算法的剩余部分以经典的具有遗忘因子的RLS方法为基础。
所述遗忘因子λ被使用,以便遗忘老的测量值,以此可以跟随时间变化的参数。
代替所使用的具有遗忘因子的RLS算法可以由此使用另外的参数估计方法或者修正方法,例如梯度法或者最陡上升的方法。
如果进行了足够的转速变化,那么在确定区块22中的***参数的估计可以始终被激活。否则,估计的惯性矩Jest以及估计的负载力矩MLast_est保持恒定,以便不引起调节参数kp、ki的变化。
备选地可以使用模型校正方法,以便确定***参数Jest、MLast_est。
Claims (8)
1.用来运行用于机动车的驱动***(1)的方法,驱动***包括驱动马达(2)和传动系,其具有以下的步骤:
-根据一个或者多个调节参数(kp、kI)执行驱动***(1)的驱动马达(2)的转速调节;
-确定驱动***的至少一个瞬时的、影响调节特性的***参数;
-根据至少一个***参数适配所述一个或者多个调节参数(kp、kI),其中适配各个车辆地在行驶运行期间自动地进行,其中所述至少一个***参数包括传动系的惯性矩(Jest)和/或负载力矩(MLast_est),其中所述转速调节包括PI-调节、PID-调节或者结构可变的调节,其中所述一个或者多个调节参数包括用于所述转速调节的比例常数(kp)和/或积分常数(kI)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或者多个调节参数(kp、kI)相应于查阅表或者预先规定的分配函数根据所述至少一个***参数来确定。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或者多个调节参数线性地根据惯性矩(Jest)来确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中驱动***(1)的瞬时的负载力矩被确定,所述负载力矩相加地在用于操控驱动马达(2)的调整量(Mstell)中被考虑。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述至少一个***参数的确定定期地、在预先确定的时刻和/或由于驱动***(1)的离合器(5)和/或变速器(6)的状态的变化而执行。
6.用来运行用于机动车的驱动***(1)的设备,驱动***包括驱动马达(2)和传动系,其中所述设备被构造用于:
-根据一个或者多个调节参数(kp、kI)执行驱动***(1)的驱动马达(2)的转速调节;
-确定驱动***(1)的至少一个瞬时的、影响调节特性的***参数;
-根据至少一个***参数适配所述一个或者多个调节参数(kp、kI),其中适配各个车辆地在行驶运行期间自动地进行,其中所述至少一个***参数包括传动系的惯性矩(Jest)和/或负载力矩(MLast_est),其中所述转速调节包括PI-调节、PID-调节或者结构可变的调节,其中所述一个或者多个调节参数包括用于所述转速调节的比例常数(kp)和/或积分常数(kI)。
7.机器可读的存储介质,其具有存储在其上的计算机程序,所述计算机程序具有程序代码段,所述计算机程序被设立用于:当所述计算机程序在运算单元上实施时,实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.根据权利要求7所述的机器可读的存储介质,其中所述运算单元是移动的运算单元。
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