電動閥門位置控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車電氣自動化控制領(lǐng)域，具體是一種電動閥門位置控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如果電動閥門在全開和全關(guān)位置產(chǎn)生過沖現(xiàn)象，將會導(dǎo)致閥門撞擊機械限位機構(gòu)，久而久之將會影響閥體的可靠性和耐久性，導(dǎo)致閥體壽命縮短，同時，過沖現(xiàn)象的調(diào)節(jié)過程也會增加電子閥門的調(diào)節(jié)響應(yīng)時間。
[0003]中國專利CN101573525A公開了一種EGR閥控制裝置，該裝置包括:進行EGR閥開關(guān)控制的電機、檢測EGR閥實際開度的位置傳感器，以及根據(jù)EGR閥的目標位置和實際位置算出電機驅(qū)動占空比的電機控制裝置。當(dāng)EGR閥的目標位置被設(shè)定時，電機控制裝置通過計算積分項、比例項、微分項和前饋項得出所述電機的驅(qū)動占空比，進行EGR閥的開閉控制?？刂品椒ㄖ饕ㄟ^PID策略，根據(jù)目標位置和實際位置的差值，計算比例項、積分項和微分項，從而控制電機運行的占空比。應(yīng)用這種方法，電機的響應(yīng)速度和閥門過沖是一對不可協(xié)調(diào)的矛盾。當(dāng)閥門的目標位置和實際位置偏差較大時，為了保證電動閥門的響應(yīng)時間，單純的PID控制在目標位將會產(chǎn)生過沖現(xiàn)象。如果在閥門全開或者全閉的位置，過沖將導(dǎo)致閥門敲擊機械限位裝置，久而久之將會影響到閥門的性能，縮短了閥門的壽命。如果要用單純的PID控制策略來消除目標位置處的過沖現(xiàn)象，將會使得在閥門靠近目標位置時，閥門的運動時間過長而不滿足閥門的響應(yīng)時間要求。
[0004]中國專利CN101408133B公開了一種電子節(jié)氣門的控制方法，大范圍調(diào)節(jié)時需要實時檢測實際開度變化率，控制PWM信號的占空比使實際開度變化率接近目標開度變化率。而電機在運動過程中，控制器通常只能獲得電機的轉(zhuǎn)速，這與閥門開度變化率還有著一定換算關(guān)系。而且閥門開度變化率與機械結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如果機械結(jié)構(gòu)調(diào)整需要重新計算換算關(guān)系。因此閥門開度的變化率計算比較復(fù)雜，且重用性不高。
[0005]由于車用電動閥門的惡劣工作條件和發(fā)動機排放要求的提高，對閥門的可靠性和瞬態(tài)響應(yīng)特性要求越來越嚴格。因此，尋找一種在電動閥門開度連續(xù)變化的情況下也能保證閥門穩(wěn)定迅速運行的控制方法，具有很重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電動閥門的位置控制方法。本發(fā)明應(yīng)用在電子閥門位置調(diào)節(jié)時，消除了過沖現(xiàn)象，同時還優(yōu)化了閥門的響應(yīng)時間。
[0007]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的電動閥門位置控制方法為:在電動閥門運行過程中，控制器獲取實際位置信號，通過比較目標位置和實際位置來確定電機的旋轉(zhuǎn)方向，并計算當(dāng)前位置和實際位置的偏差；根據(jù)偏差大小采用臨時停靠位置PID控制方式；使閥門能夠迅速穩(wěn)定的調(diào)節(jié)到目標位置。
[0008]臨時?？靠刂茣r，設(shè)定一個臨時停靠范圍閾值，根據(jù)目標位置與實際位置偏差，判斷是否需要設(shè)定臨時?？奎c；當(dāng)位置偏差小于或等于所設(shè)定的臨時?？糠秶撝禃r，則不需要設(shè)定臨時?？奎c，控制策略直接通過占空比PID調(diào)節(jié)，將閥門移動到目標位置；當(dāng)位置偏差大于所設(shè)定的臨時停靠范圍閾值時，設(shè)定臨時?？奎c。
[0009]閥門位置PID調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)位置偏差大于臨時?？糠秶鷷r，將目標位置設(shè)定為臨時停靠點，并計算電機PID調(diào)節(jié)占空比的比例項、積分項和微分項，位置PID調(diào)節(jié)至臨時?？奎c；當(dāng)電機運行到臨時?？奎c時，延時一段設(shè)定時間，而后將目標位置設(shè)定回原始目標位置，重新計算位置偏差之后，再通過PID控制策略計算占空比調(diào)節(jié)的比例項、積分項和微分項，位置PID調(diào)節(jié)至原始目標位置，當(dāng)電機運行到原始目標位置后，保持當(dāng)前開度。
[0010]控制電機旋轉(zhuǎn)方向時，如果目標位置大于實際位置，則控制閥門打開；如果目標位置小于實際位置，則控制閥門關(guān)閉。
[0011]臨時?？奎c的確定原則是:從該點到原始目標位置范圍內(nèi)，通過PID控制調(diào)節(jié)，EGR閥門的運動平穩(wěn)，不會產(chǎn)生過沖現(xiàn)象。
[0012]對于具有回位彈簧的閥門，開啟和關(guān)閉時采用不同的PID控制參數(shù)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明在電動閥門位置PID控制的基礎(chǔ)上增加臨時?？坎呗?，在電機運行過程中，解決了閥門過沖和響應(yīng)時間這對矛盾。在提高了閥門響應(yīng)時間的前提下，消除了閥門過沖現(xiàn)象，保證了電機可靠穩(wěn)定的運行。
【附圖說明】
[0014]圖1是帶EGR閥的燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是EGR位置控制方法流程圖。
[0016]圖3是調(diào)節(jié)EGR閥門從關(guān)閉到全開時位置調(diào)節(jié)過程示意圖。
[0017]圖4是調(diào)節(jié)EGR閥門從全開到關(guān)閉時位置調(diào)節(jié)過程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]本發(fā)明提供的電動閥門位置控制方法為:在電動閥門運行過程中，控制器獲取實際位置信號，根據(jù)實際位置確定電機的旋轉(zhuǎn)方向，并計算當(dāng)前位置和實際位置的偏差。當(dāng)位置偏差大于臨時?？糠秶鷷r，將目標位置設(shè)定為臨時?？课恢?，并計算電機PID調(diào)節(jié)占空比的比例項、積分項和微分項。當(dāng)電機運行到臨時目標位置附近時，延時一段時間。而后將目標位置設(shè)定為原始目標位置，重新計算位置偏差之后，再通過PID控制策略計算占空比調(diào)節(jié)的比例項、積分項和微分項，當(dāng)電機運行到原始目標位置后，保持當(dāng)前開度。
[0020]不同的電動閥門機械結(jié)構(gòu)參數(shù)，其對應(yīng)的臨時?？奎c和停靠延時TO是不一樣的，主要通過實驗確定。臨時?？奎c的確定原則是在該范圍內(nèi)，通過PID控制調(diào)節(jié)，EGR閥門的運動平穩(wěn)，不會產(chǎn)生過沖現(xiàn)象。?？垦訒r主要用來消除電動閥門在大范圍運動過沖中的慣性，需要根據(jù)具體的機械結(jié)構(gòu)參數(shù)，標定合適的范圍。如果?？垦訒r選擇過小，則對閥門運動慣性消除不明顯，如果停靠延時選擇過大，則會影響到整個閥門的響應(yīng)時間。
[0021]類似于車用EGR閥門，閥體內(nèi)部設(shè)有彈簧機構(gòu)，保證EGR閥在異常狀態(tài)下靠機械回位，因此，這類具有回位彈簧的閥門開啟和關(guān)閉時的PID控制參數(shù)和臨時停靠范圍都有所區(qū)別。
[0022]以下選用本發(fā)明運用于智能EGR閥控制器上的電動閥門位置控制方法作為實施例進行詳細說明。
[0023]EGR技術(shù)就是將發(fā)動機排放的一部分廢氣冷卻后，通過一個控制閥將其引入到進氣管中，與新鮮空氣混合之后共同參與燃燒，利用廢氣中所含有大量的二氧化碳，降低燃燒溫度，以減少尾氣中NOx的排放。同時，引入的廢氣對新鮮空氣中氧含量有一定的稀釋作用，進一步降低了 NOx的排放。根據(jù)廢氣是否通過發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，EGR可以分為內(nèi)部EGR和外部EGR。相對于內(nèi)部EGR來講，外部EGR能夠使得廢氣經(jīng)過冷卻之后，在參與燃燒前與新鮮空氣充分混合，同時電控EGR閥可以精確控制EGR率，優(yōu)化發(fā)動機性能，使得發(fā)動機排放、性能和油耗達到一個平衡，因此目前應(yīng)用較為廣泛。圖1為典型的外部EGR系統(tǒng)簡單示意圖，包括壓氣機1、渦輪機2、內(nèi)燃機3、EGR閥4和氣體管路。EGR閥門智能控制單元通過控制EGR閥4的開度來調(diào)節(jié)引入的廢氣量，以滿足不同工況的需求。
[0024]圖2為EGR閥位置控制方法流程圖?？刂品椒ò姍C方向控制部分、電機占空比位置PID調(diào)節(jié)部分和臨時?？靠刂撇糠秩齻€子模塊。
[0025]電機方向控制部分主要通過比較目標位置和實際位置來確定電機的旋轉(zhuǎn)方向。如果目標位置大