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    寬域氧傳感器溫度控制方法技術

    技術編號:14870747 閱讀:187 留言:0更新日期:2017-03-21 03:08
    本發明專利技術涉及汽車電子傳感檢測技術領域,尤其是一種寬域氧傳感器溫度控制方法,具體為:首先采集寬域氧傳感器內部的溫度信號,經過A/D轉換器轉換之后與目標溫度值進行比較,計算偏差e以及偏差變化率????????????????????????????????????????????????,偏差和偏差變化率可以作為模糊PID控制器的輸入,通過過模糊推理在線調整PID控制器的三個參數,然后經過PID控制運算之后,輸出相應的溫度控制PWM信號的占空比以調節加熱器的功率,實現溫度控制。基于模糊PID控制算法的寬域氧傳感器溫度控制實現,避免建立寬域氧傳感器溫度控制對象的精確模型。同時,結合模糊控制和PID控制提高了溫度控制精度,提高寬域氧傳感器溫度控制的動態和靜態性能。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及汽車電子傳感檢測
    ,尤其是一種寬域氧傳感器溫度控制方法
    技術介紹
    隨著經濟的快速發展,世界各國的汽車保有量迅速增加,這一趨勢提高了居民的生活水平,但也加劇環境污染和能源短缺問題。汽車排放的尾氣中主要包含CO,NOx,SOx和PM2.5等有害氣體和物質,這些是溫室效應和霧霾形成主要原因。寬域氧傳感器,簡稱(空氣燃油比例)傳感器,是現實應用最為廣泛的汽車尾氣氧含量檢測裝置,其通過檢測汽車尾氣中的氧氣濃度,并將檢測結果反饋給發動機電子控制單元(ECU)以提高發動機的燃燒性能,同時,提高汽車尾氣處理系統中三元催化劑的催化效率,減少有害氣體排放。高性能的寬域氧傳感器控制器是保證寬域氧傳感器檢測精度的關鍵,因此寬域氧傳感器控制器的設計開發顯得尤為重要,其中寬域氧傳感器的溫度控制是其中的關鍵技術難點。寬域氧傳感器的加熱控制是一個非常復雜的過程,其典型特點主要有:(1)非線性特性。氧濃差電池額內阻隨溫度升高呈非線性遞減變化趨勢,因此對寬域氧傳感器施加的控制量不能死固定值,應當隨著溫度升高而相應地變化。(2)單向升溫性。寬域氧傳感器的升溫過程與降溫過程完全不對稱,升溫是通過內部加熱器實現,降溫過程則是通過自然冷卻實現。(3)恒溫保持特性。由于寬域氧傳感器的精確測量是在特定溫度下進行的,理想狀態下要將其工作溫度控制在恒定值。(4)環境復雜性。寬域氧氧傳感器直接與汽車尾氣接觸,而尾氣的溫度會因為發動>機工況的變化而變化,因此其溫度控制要具有較強的抗干擾能力。通過檢索發現關于寬域氧傳感器的研究主要集中在寬域氧傳感器的內部材料和內部測量結構以及生產制造方面。同時國內在寬域氧傳感器控制器方面的研究不具有系統性,例如揚州清瑪汽車科技有限公司公開的一種汽車發動機寬域氧傳感器泵單元的控制及信號采集電路,僅提供了一種針對控制器內部某一模塊的硬件設計,另外,揚州清瑪汽車科技有限公司公開的一種寬域氧傳感器加熱監控電路,其溫度控制通過PWM實現,但是沒有公開具體的控制算法實現;上海格令汽車有限公司公開的一種寬域氧傳感器控制器,其溫度控制主要是通過單純的PID實現,沒有建立被控對象的精確模型,而且沒有公開具體的硬件和軟件設計以及最終的實現結果。東風汽車公司公開的一種寬域氧傳感器信號加熱電壓處理電路,沒有閉環控制,沒有具體的控制算法;同時還有一些涉及電子模擬氧傳感器,故障診斷方面的研究。現有的技術研究只停留在涉及寬域氧傳感器部分硬件的實際開發和模擬方面,由于控制算法的限制,溫度控制方面精度不是很高。日本,美國,德國一些汽車公司在寬域氧傳感器控制器研究方面的技術相對比較成熟,例如豐田,沃爾沃,Bosch等,但是公開的技術文檔非常少。現有關于寬域氧傳感器控制器溫度控制方面的研究存在以下缺陷:(1)溫度控制設計針對性不強,沒有針對寬域氧傳感器的溫度特性設計溫度控制算法;(2)溫度控制算法過于簡單,PID控制沒有建立精確的對象模型,滿足不了溫度控制的精度要求;(3)溫度控制抗干擾性不強,動靜態性能有待提高。
    技術實現思路
    為了克服現有的現有寬域氧傳感器控制器溫度控制方面的研究存在的不足,本發明提供了一種寬域氧傳感器溫度控制方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:一種寬域氧傳感器溫度控制方法,所述方法包括以下步驟:(一)確定系統及模糊PID控制器的輸入輸出變量(1-1)系統的輸入變量為溫度測量電壓信號UT,輸出變量為溫度控制PWM信號,(1-2)模糊PID控制器的輸入變量為溫度測量電壓信號與溫度控制目標信號UT0之間的偏差e以及偏差變化率eΔ,模糊PID控制器的輸出為溫度控制PWM信號的占空比值;(二)模糊PID控制器參數設計(2-1)確定模糊推理輸入e的基本論域[-a,a](a>0),eΔ的基本論域為[-b,b](b>0),輸出量Δkp的基本論域為[-Δp,Δp](Δp>0),Δki的基本論域[-Δi,Δi](Δi>0),Δkd的基本論域為[-Δd,Δd](Δd>0),(2-2)選擇各輸入輸出變量的隸屬度函數fp、fi、fd,根據輸入輸出量的范圍確定模糊子集為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種寬域氧傳感器溫度控制方法,其特征是,所述方法包括以下步驟:(一)確定系統及模糊PID控制器的輸入輸出變量(1?1)系統的輸入變量為溫度測量電壓信號UT,輸出變量為溫度控制PWM信號,(1?2)模糊PID控制器的輸入變量為溫度測量電壓信號與溫度控制目標信號UT0之間的偏差e以及偏差變化率eΔ,模糊PID控制器的輸出為溫度控制PWM信號的占空比值;(二)模糊PID控制器參數設計(2?1)確定模糊推理輸入e的基本論域[?a,a](a>0),eΔ的基本論域為[?b,b](b>0),輸出量Δkp的基本論域為[?Δp,Δp](Δp>0),Δki的基本論域[?Δi,Δi](Δi>0),Δkd的基本論域為[?Δd,Δd](Δd>0),(2?2)選擇各輸入輸出變量的隸屬度函數fp、fi、fd,根據輸入輸出量的范圍確定模糊子集為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},子集元素分別表示負大、負中、負小、零、正小、正中、正大,結合隸屬度函數確定模糊子集為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}中語言變量賦值,(2?3)確定模糊推理輸入量e、eΔ和輸出量的Δkp、Δki、Δkd的量化等級為n,根據基本論域和量化等級計算量化因子ue、ueΔ、ukp、uki、ukd;(三)模糊PID控制參數整定(3?1)根據偏差e和偏差變化率eΔ值的大小,結合PID控制參數模糊整定規則得出Δkp、Δki、Δkd模糊整定規則表,(3?2)基于面積重心法(OCG),將模糊量清晰化得到Δkp、Δki、Δkd的模糊參數查詢表,(3?3)基于Δkp、Δki、Δkd的模糊控制表,結合Δkp、Δki、Δkd的量化因子計算得到PID控制器的控制參數變化量Δkp、Δki、Δkd的實際值,通過式計算PID控制器的控制參數;(四)加熱控制模糊PID控制器根據輸入偏差e以及當前模糊PID控制器參數KP、KI、KD進行模糊PID控制運算,輸出溫度控制信號PWM的占空比值,以調節加熱器的功率,從而控制寬域氧傳感器的工作溫度。...

    【技術特征摘要】
    1.一種寬域氧傳感器溫度控制方法,其特征是,所述方法包括以下步驟:
    (一)確定系統及模糊PID控制器的輸入輸出變量
    (1-1)系統的輸入變量為溫度測量電壓信號UT,輸出變量為溫度控制PWM信號,
    (1-2)模糊PID控制器的輸入變量為溫度測量電壓信號與溫度控制目標信號UT0之間
    的偏差e以及偏差變化率eΔ,
    模糊PID控制器的輸出為溫度控制PWM信號的占空比值;
    (二)模糊PID控制器參數設計
    (...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:王杰李曦楊世養
    申請(專利權)人:常州聯德電子有限公司
    類型:發明
    國別省市:江蘇;32

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