一種自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及柴油機調(diào)速控制領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種自適應(yīng)的內(nèi)燃機車柴油機步進調(diào) 速方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)微機控制柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)主要是通過司控器調(diào)速柴油機的檔位， 微機根據(jù)柴油機的檔位控制步進電機發(fā)生相應(yīng)的角位移，通過聯(lián)合調(diào)節(jié)器控制配速活塞的 升降，從而改變調(diào)速彈黃的預(yù)緊力，使得調(diào)速彈黃后端連接的設(shè)備發(fā)生相應(yīng)的改變，調(diào)速供 油拉桿的位置，控制柴油機的燃油供給，達到調(diào)節(jié)柴油機轉(zhuǎn)速的目的。
[0003] 在實際控制中，因調(diào)速彈黃為參數(shù)相近的非線性塔黃，不同調(diào)速彈黃之間的參數(shù) 也不完全一樣，從而導(dǎo)致同一柴油機在不同檔位的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)誤差，或者是采用相同控制系 統(tǒng)的不同柴油機在同一檔位的轉(zhuǎn)速也存在誤差，需要進行修正。目前常用的方法主要有：
[0004] 1、更換調(diào)速彈黃，但是更換工作比較復(fù)雜，同時由于工藝方面的原因不能保證更 換后就能立馬解決問題。 陽〇化]2、根據(jù)機車的調(diào)試情況，在原CPU軟件上根據(jù)檔位修改驅(qū)動步數(shù)，加大或減少調(diào) 速彈黃的預(yù)緊力，相應(yīng)提高或降低柴油機轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)機車數(shù)量比較多時，容易造成微機軟 件版本混亂，不方便W后維護。
[0006] 3、加裝電控箱和步進電機直齒傳動機構(gòu)，例如：通過改造線路，讓司機控制器的調(diào) 速給定指令與其調(diào)速手柄所在檔位刻線位置成線性關(guān)系，轉(zhuǎn)動司控器手柄，即改變調(diào)速指 令，而該指令又對應(yīng)步進電機步數(shù)或旋轉(zhuǎn)角度，進而通過電機帶動的調(diào)試機構(gòu)改變柴油機 噴油累油量調(diào)節(jié)手柄位置，從而實現(xiàn)柴油機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。運種方法增加經(jīng)濟成本和工作量， 并且還是要人為操作，比較麻煩。
[0007] 4、通過PC界面，在顯示器上設(shè)置各個檔位的步數(shù)，由通信傳給CPU軟件，但是當(dāng)顯 示器有問題或通信不正常，就不方便了，另外在顯示器上修改步數(shù)，也不能保證一次就好， 另外時間久后，機車設(shè)備都有一定損耗，W前設(shè)置的值不一定一直準(zhǔn)確，還需要不斷修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種當(dāng)柴油機轉(zhuǎn)速不符合標(biāo)準(zhǔn)時，能夠快速、準(zhǔn)確進行自動調(diào)節(jié)，滿足柴油機整體性能要求， 控制效果好、調(diào)試方便、經(jīng)濟耐用的自適用柴油機步進調(diào)速方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種自適用柴油機步進調(diào)速方 法，包括W下步驟： 陽010] S1.獲取柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)吼，并驅(qū)動步進電機至吼 步；
[0011] S2.監(jiān)測柴油機的實際轉(zhuǎn)速S，判斷所述實際轉(zhuǎn)速與柴油機在當(dāng)前檔位的預(yù)設(shè)目 標(biāo)轉(zhuǎn)速St之間的誤差是否大于預(yù)設(shè)的闊值，大于則跳轉(zhuǎn)到步驟S3,否則跳轉(zhuǎn)到步驟S4 ;
[0012] S3.按照式（1)所示公式計算步進電機的驅(qū)動步數(shù)，并調(diào)整步進電機的驅(qū)動步數(shù) 至U步，跳轉(zhuǎn)到步驟S2;
[0013]
(1)
[0014] 式（1)中，U為當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)，P為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，e(k)為柴油 機在當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)速目標(biāo)值St與實際轉(zhuǎn)速S之差，I為積分系數(shù)，D為微分系數(shù)，UW當(dāng)前檔位 步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)；
[0015]S4.存儲柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)至柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)。
[0016] 作為本發(fā)明的進一步改進，述步驟S1的具體步驟為：
[0017]S1.la.讀取柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)中存儲的值Un; 陽〇1引S1. 2a.驅(qū)動步進電機至Un步。
[0019] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S1的具體步驟為：
[0020] S1.化.根據(jù)經(jīng)驗理論估算第M檔步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)Um，M為柴油機的最大 檔位數(shù)；
[0021] S1. 2b.按照式（2)所示公式計算在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)吼，
[0022] Un=Um/MXN似
[0023] 式（2)中，吼為柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)，UM為第M檔步進電 機的初始驅(qū)動步數(shù)，M為柴油機的最大檔位數(shù)，N為柴油機當(dāng)前檔位數(shù)；
[0024] S1. 3b.驅(qū)動步進電機至Un步。
[00巧]在本發(fā)明中，步進電機的驅(qū)動步數(shù)為整數(shù)步，式（1)和式（2)中U和吼的值均為 計算結(jié)果的整數(shù)值。
[00%] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0027] 1、本發(fā)明控制效果好，與W往的調(diào)試方式相比，使用本發(fā)明后，由于采用比較先進 的PID(比例積分微分）調(diào)節(jié)，柴油機轉(zhuǎn)速誤差比較小。
[0028] 2、調(diào)試方便，本發(fā)明柴油機轉(zhuǎn)速調(diào)試時，自動調(diào)節(jié)，根據(jù)情況迅速對步數(shù)進行調(diào) 節(jié)，一旦發(fā)生變化，實時進行調(diào)節(jié)，不需要人工操作修改，還能防止人為不小屯、出錯。
[0029] 3、經(jīng)濟耐用，使用本發(fā)明不會額外增加投入，比改造線路、換硬件節(jié)省時間、增加 第=方軟件修改，方便，經(jīng)濟實惠。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法流程圖。
【具體實施方式】
[0031] W下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護范圍。 陽0巧如圖1所示，本發(fā)明一種自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法，其具體實施過程如下：
[0033] 在本實施例中，設(shè)柴油機的最大檔位數(shù)M為16檔，在該檔位步進電機的初始驅(qū)動 步數(shù)的經(jīng)驗理論估算值為900步，在柴油機啟動后，檔位發(fā)生變化時，步進電機的自適應(yīng)調(diào) 速過程為：
[0034] 柴油機司控器檔位調(diào)整為N檔，按照如下步驟獲取步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)并驅(qū) 動步進電機：
[0035]S1.la.讀取柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)中存儲的值Un;
[0036]S1. 2a.驅(qū)動步進電機至Un步。
[0037] 當(dāng)柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)中未存儲有該值時，則按下面的步驟計算進步電機的初始 驅(qū)動步數(shù)吼；
[0038] S1.化、根據(jù)經(jīng)驗理論估算第M檔步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)Um= 900，M= 16,為柴 油機的最大檔位數(shù)；
[0039] S1. 2b.按照式似所示公式計算在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)吼，
[0040] Un=Um/MXN似
[0041] 式（2)中，吼為柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)，Um為第M檔步進電 機的初始驅(qū)動步數(shù)，M為柴油機的最大檔位數(shù)，N為柴油機當(dāng)前檔位數(shù)，步進電機的驅(qū)動步 數(shù)只能為整數(shù)步，吼的值為式（2)的整數(shù)值；
[0042]S1. 3b.驅(qū)動步進電機至Un步。 W43] 在本實施例中，設(shè)當(dāng)前檔位為10檔，則步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)為：Uw= 900/16X10 = 562。
[0044] 在本實施例中，通過正向或反向驅(qū)動步進電機來實現(xiàn)將步進電機驅(qū)動至吼步，即 當(dāng)柴油機由低檔升高至該檔位時，正向驅(qū)動步進電機若干步，當(dāng)柴油機由高檔降至該檔時， 則反向驅(qū)動進步電機若干步。
[0045] 因柴油機控制系統(tǒng)存在的誤差，從而會導(dǎo)致柴油機轉(zhuǎn)速與該檔位的目標(biāo)轉(zhuǎn)速不一 致，需要進一步對柴油機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，在本實施例中，采用自適應(yīng)的調(diào)整策略，其具體 的調(diào)整方法為：
[0046]S2.監(jiān)測柴油機的實際轉(zhuǎn)速S，判斷所述實際轉(zhuǎn)速與柴油機在當(dāng)前檔位的預(yù)設(shè)目 標(biāo)轉(zhuǎn)速St之間的誤差是否大于預(yù)設(shè)的闊值，大于則跳轉(zhuǎn)到步驟S3,否則跳轉(zhuǎn)到步驟S4 ;
[0047]S3.按照式（1)所示公式計算步進電機的驅(qū)動步數(shù)，并調(diào)整柴油機在當(dāng)前檔位步 進電機的驅(qū)動步數(shù)為U，跳轉(zhuǎn)到步驟S2 ;
[0048]
(1 ) W例式（1)中，U為當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)，P為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，e(k)為柴油 機在當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)速目標(biāo)值St與實際轉(zhuǎn)速S之差，I為積分系數(shù)，D為微分系數(shù)，UW為當(dāng)前檔 位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)，當(dāng)k= 1時，e化-1) = 0。
[0050]S4.存儲柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)至柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)。
[0051] 在本實施例中，自適應(yīng)的調(diào)整方法采用PID(比例積分微分）控制算法，通過實時 監(jiān)測柴油機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)實時監(jiān)測到的柴油機轉(zhuǎn)速與柴油機在該檔位的目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的誤差 大于預(yù)設(shè)的闊值時，系統(tǒng)就自動對進步電機的驅(qū)動步數(shù)進行調(diào)整，增加或減少相應(yīng)的驅(qū)動 步數(shù)，直至調(diào)整后柴油機的轉(zhuǎn)速達到系統(tǒng)設(shè)計的要求，即監(jiān)測轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的誤差 小于預(yù)設(shè)的闊值，并將此時步進電機的驅(qū)動步數(shù)存儲到柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)中，W供柴油 機下次進入該檔位時直接調(diào)取使用。
[0052] 在本實施例中，為了減少步進電機升降速過程中丟步的影響、協(xié)調(diào)調(diào)速器的正常 工作，當(dāng)司控器調(diào)速手柄回"0"檔位或機車卸載保護后，微機軟件會驅(qū)動步進電機驅(qū)動完剩 余步數(shù)，即步進電機驅(qū)動步數(shù)回到0步，然后再驅(qū)動步進電機斷電。
[0053] 上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明 已W較佳實施例掲露如上，然而并非用W限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對W上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在 本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法，其特征在于包括如下步驟：51. 獲取柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)UN，并驅(qū)動步進電機至仏步；52. 監(jiān)測柴油機的實際轉(zhuǎn)速S，判斷所述實際轉(zhuǎn)速與柴油機在當(dāng)前檔位的預(yù)設(shè)目標(biāo)轉(zhuǎn) 速ST之間的誤差是否大于預(yù)設(shè)的閾值，大于則跳轉(zhuǎn)到步驟S3,否則跳轉(zhuǎn)到步驟S4 ;53. 按照式（1)所示公式計算步進電機的驅(qū)動步數(shù)，并調(diào)整步進電機的驅(qū)動步數(shù)至U 步，跳轉(zhuǎn)到步驟S2 ;(1 ) 式（1)中，U為當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)，P為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，e(k)為柴油機在 當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)速目標(biāo)值ST與實際轉(zhuǎn)速S之差，I為積分系數(shù)，D為微分系數(shù)，UN當(dāng)前檔位步進 電機的初始驅(qū)動步數(shù)；54. 存儲柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)至柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法，其特征在于所述步驟S1的具體 步驟為： SI.la.讀取柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)中存儲的值UN; SI. 2a.驅(qū)動步進電機至UN步。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法，其特征在于所述步驟S1的具體 步驟為： SI.lb.根據(jù)經(jīng)驗理論估算第M檔步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)UM，M為柴油機的最大檔位 數(shù)； SI. 2b.按照式（2)所示公式計算在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)UN， Un=Um/MXN (2) 式⑵中，UN為柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)，UM為第M檔步進電機的 初始驅(qū)動步數(shù)，M為柴油機的最大檔位數(shù)，N為柴油機當(dāng)前檔位數(shù)； SI. 3b.驅(qū)動步進電機至UN步。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)柴油機步進調(diào)速方法，包括如下步驟：S1.獲取柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的初始驅(qū)動步數(shù)，并驅(qū)動步進電機至該初始步數(shù)；S2.監(jiān)測柴油機的實際轉(zhuǎn)速，判斷所述實際轉(zhuǎn)速與柴油機在當(dāng)前檔位的預(yù)設(shè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的誤差是否大于預(yù)設(shè)的閾值，大于則跳轉(zhuǎn)到步驟S3，否則跳轉(zhuǎn)到步驟S4；S3.計算步進電機的驅(qū)動步數(shù)，并調(diào)整柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)，跳轉(zhuǎn)到步驟S2；S4.存儲柴油機在當(dāng)前檔位步進電機的驅(qū)動步數(shù)至柴油機步進調(diào)速系統(tǒng)。本發(fā)明在柴油機轉(zhuǎn)速不符合標(biāo)準(zhǔn)時，能夠快速、準(zhǔn)確進行自動調(diào)節(jié)，滿足柴油機整體性能要求，控制效果好、調(diào)試方便、經(jīng)濟耐用。
【IPC分類】F02D1/12
【公開號】CN105114188
【申請?zhí)枴緾N201510464276
【發(fā)明人】鮑睿, 李瑋斌, 張東方, 郜永濤, 吳柏華, 李小文, 劉晨勇
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月31日