一种柴油发动机转速控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种柴油发动控制方法，尤其涉及采用转速、位置和电流三闭环控制 的，一种柴油发动机转速控制方法，
【背景技术】
[0002] 柴油机的发展具有上百年的历史，因其较高的热效率、宽广的功率范围、较好的适 应性等优点而得到广泛的应用。根据达朗贝尔原理可知，柴油机稳定运行的基本条件是输 出扭矩和柴油机负载扭矩平衡，其中柴油机输出扭矩是喷油量的函数，调速系统的功能就 是通过改变柴油机喷油量而建立柴油机输出扭矩和负载扭矩的平衡，进而稳定柴油机的转 速。柴油机的速度特性是输出扭矩相对转速的变化关系较为平坦，适应性比较差，因此柴油 机的转速受外界负荷的波动影响很大。当负荷增加使得转速下降，柴油机调速系统通过反 馈控制增大输出，即增大喷油量，使转速上升恢复到设定转速，保证柴油机稳定运行。反应 柴油机性能的主要运行指标，如调速性能、油耗、排放，在很大程度上都取决于调速技术的 先进程度。
[0003] 目前在柴油机电子调速器技术上应用最为广泛的控制算法是转速-位置双闭环 的串级PID。转速-位置环控制方法采集柴油机转速和执行器位移作为反馈信号，这种控制 方法通过合理控制参数配置能够达到很好的稳态性能，但是为了达到满意的柴油机的瞬态 调速性能通常使用分段PID，并且根据润滑油温和进气压力对输出值进行修正才能勉强满 足一级电站的性能指标，甚至模糊或者神经网络等控制算法，使得控制器的设计复杂，而且 对设计人员的经验要求很高。另一种控制方法为转速-电流双闭环，转速-电流环控制方 法采集柴油机转速和流经执行器的电流作为反馈信号进行控制，位置滞后于电流，显然转 速-电流环方法理论上较转速-位置环更快速，事实证明转速-电流环的瞬态性能非常好， 即便是使用固定PID控制参数的控制方法也能轻松达到一级电站的瞬态性能指标，但是与 此同时转速-电流环的稳态性能是非常差。因此，设计一种能够充分利用转速电流环的瞬 态调节能力，同时又能够改善电流环的稳态特性差的控制方法具有十分重要的意义。
[0004] 现在公开的文献中多数为转速一位置双闭环，在专利201310697664. 3中提及了 一种柴油机转速控制方法，该方法中去掉执行器上的位移传感器，把电流环PID作为内环 计算控制柴油机转速，该方法虽然可以简化柴油机调速执行器机构，但是没有位移传感器 的执行器在执行器卡死的故障模式下有无法回避的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种结构简单、易于实现的，一种柴油发动机转速控制方法。
[0006] 一种柴油发动机转速控制方法，包括以下步骤，
[0007] 步骤一：电子调速器使用转速传感器采集柴油发动机的实际转速，根据设定转速 计算柴油发动机的转速偏差和转速偏差变化率；
[0008] 步骤二：根据转速偏差进行转速环PID计算；
[0009] 步骤三：设定转速偏差下限、转速偏差上限、转速偏差变化率下限和转速偏差变化 率上限，根据转速偏差和转速偏差变化率判断柴油发动机的运行状态；
[0010] 当转速偏差大于转速偏差下限并且小于转速偏差上限，同时转速偏差变化率大于 转速偏差变化率下限并且小于转速偏差变化率上限时，柴油发动机处于稳态运行工况；
[0011] 当转速偏差小于转速偏差下限或者大于转速偏差上限，同时转速偏差变化率小于 转速偏差变化率下限或者大于转速偏差变化率上限时，柴油发动机处于动态调节工况；
[0012] 步骤四：根据柴油发动机的运行状态，进行内环计算；
[0013] 如果柴油发动机的运行状态为稳态运行工况，则进行位置环计算，
[0014]
【主权项】
1. 一种柴油发动机转速控制方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一：电子调速器使用转速传感器采集柴油发动机的实际转速，根据设定转速计算 柴油发动机的转速偏差和转速偏差变化率； 步骤二：根据转速偏差进行转速环PID计算； 步骤三：设定转速偏差下限、转速偏差上限、转速偏差变化率下限和转速偏差变化率上 限，根据转速偏差和转速偏差变化率判断柴油发动机的运行状态； 当转速偏差大于转速偏差下限并且小于转速偏差上限，同时转速偏差变化率大于转速 偏差变化率下限并且小于转速偏差变化率上限时，柴油发动机处于稳态运行工况； 当转速偏差小于转速偏差下限或者大于转速偏差上限，同时转速偏差变化率小于转速 偏差变化率下限或者大于转速偏差变化率上限时，柴油发动机处于动态调节工况； 步骤四：根据柴油发动机的运行状态，进行内环计算； 如果柴油发动机的运行状态为稳态运行工况，则进行位置环计算，
其中，Uk(t)为位置环计算结果，eK(t)为位置偏差，KpK、Ki K、KdsS位置环PID控制参 数，得到位置环计算结果后，转到步骤五； 如果柴油发动机的运行状态为动态调节工况，则进行电流环计算，
其中，Uc⑴为电流环计算结果，ec(t)为电流偏差，Kpc、Ki c、Kdc为电流环PID的控制 参数，得到电流环计算结果后，转到步骤六； 步骤五：对电流环积分项Idult赋值，I Miesult= β XUk⑴，式中为 电流环积分项值，β为保证执行器稳定的电流值与执行器位置值之间的转换系数； 步骤六：对位置环积分项 Ικ-Result赋值，I R-Result - U C ⑴/ β，其中8"此=|^(1)*为位 置环积分项； 步骤七：根据内环计算结果改变PWM波的占空比，通过控制柴油发动机的喷油量来控 制其转速，根据得到的电流环积分项值和位置环积分项值，重复步骤一到步骤七，直到任务 结束。
【专利摘要】本发明公开了一种柴油发动机转速控制方法。包括以下步骤：采集柴油发动机的实际转速，根据设定转速计算柴油发动机的转速偏差和转速偏差变化率；根据转速偏差进行转速环PID计算；根据转速偏差和转速偏差变化率判断柴油发动机的运行状态；根据柴油发动机的运行状态，进行内环计算；根据柴油发动机的运行状态，对电流环积分项值或者位置环积分项值进行赋值，根据内环计算结果改变控制器的PWM波的占空比，通过控制柴油发动机的喷油量来控制其转速。本发明综合了转速-位置双闭环和转速-电流双闭环的优点，改善了柴油机电子调速的动态性能指标和稳态性能指标。
【IPC分类】F02D41-14, F02D41-30
【公开号】CN104832307
【申请号】CN201510166522
【发明人】宋恩哲, 赵国锋, 刘庆伟, 姚崇
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月9日