1.一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制方法,其特征在于,包括如下流程步骤:步骤S110:动子在直线电机拖动力的作用下运动,当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时,发动机点火启动;
步骤S120:实时采集启动后缸盖表面的振动速度信号,计算描述缸内平均指示压力的平均位移;
步骤S130:根据平均位移计算平均指示压力;
步骤S140:根据平均指示压力计算冲程目标发电量;
步骤S150:根据目标发电量控制发电机端电压,进而控制实际发电量,实现FPLG稳定运行;
由于燃烧激励引起的振动速度信号可能受其他激励源干扰,因此,选取燃烧始点后峰值压力前这一燃烧时段的振动速度信号作为分析依据,选择ab段振动信号计算IMEP,a点代表燃烧始点位置,b点代表峰值压力位置;
a点位置的判断:以动子运动位移信号作为反馈信号,当控制系统判断动子运动到燃烧始点位置并点火时,控制系统产生一个触发信号,并开始采集对应燃烧缸的缸盖表面的振动速度信号;
b点位置的判断:由于燃烧激励的作用,振动速度信号在燃烧开始后,会经历幅值的绝对值先增大,后减小到零,然后反向增大的过程,分析表明,振动速度信号在燃烧时段的第一个过零点,即为峰值压力对应位置,也就是b点的位置,控制系统通过对比振动速度前后两点的大小和正负,可判断出振动速度由正到负或由负到正的变化,并能通过插值计算出振动速度的第一个过零点位置;当确定位置b后,系统不再采集振动速度信号;
从振动信号开始采集到结束采集的时段,按下式计算振动速度识别的平均位移 ,并将该值反馈给控制系统;
其中, 表示第一点的振动位移, 表示第 点的振动速度, 为采样间隔时间,为选取的振动时段的采样点数;
利用振动速度识别的 及IMEP和发电量的线性关系,计算本冲程需要的发电量,将该值反馈给控制系统,控制系统通过控制发电机端电压,进而控制输出电流满足发电需求,实现稳定运行目的;
所述步骤S110具体包括:
计算动子运动到目标位置需要的拖动力,设动子先向左拖动,则动子从行程中部运动到目标位置需要的拖动力 为:式中, 为左侧缸内气体压缩压力,是关于活塞位移 的函数,可根据经验公式计算得到; 表示活塞的受力面积,为常数; 表示动子运动目标位置的位移; 为从行程中部向左运动时的摩擦力;
根据位置传感器记录第一个拖动半冲程中的运动信息,并判断动子能否达到目标位移,若没有达到,则进行下一个冲程的拖动;若达到目标位移,则记录该过程所用时间 ,计算该冲程动子运动频率, ,并和启动频率对比,若不满足启动频率,则继续下个冲程的拖动;若满足,则控制系统控制发动机喷油点火燃烧;启动完成;
当目标位移和目标频率都不能满足启动条件时,则计算从左侧止点到右侧目标位置需要的拖动力 ;
式中, 为右侧缸内气体压缩压力,也是关于活塞位移S的函数; 为从左侧止点向右运动时的摩擦力;
将拖动力 大小反馈给控制系统,并控制电机提供向右的目标电磁力 ,记录该过程中的位置信息和从左侧止点到右侧止点所需时间 ,若该过程动子所能达到的右侧止点位置为 ,当 不满足目标位移时,进行第三次拖动,即从右侧止点到左侧目标位置,若 满足目标位移,计算该冲程的频率 ,对比 是否满足启动频率,不满足,则进行第三次拖动,满足则控制系统喷油点火燃烧;启动完成;
当第二次拖动仍不能满足启动条件时,则进行第三次拖动,动子从右侧止点拖动到左侧目标位置,需要拖动力为:为从左侧止点向右运动时的摩擦力,当动子运动到指定位置,且动子运动频率满足启动频率要求时,则控制器控制发动机点火燃烧完成启动过程;当动子不能满足启动条件时,则电机继续提供F2和F3公式所示的左向和右向的拖动力,如此反复,直到满足启动条件,发动机点火燃烧,完成启动过程。
2.一种基于振动速度信号的FPLG稳定运行控制系统,其特征在于,包括:
启动模块,用于在直线电机拖动力的作用下拖动动子运动,当动子的运动频率和动子所能达到的上止点位置达到发动机启动条件时,控制发动机点火启动;
第一计算模块,用于实时采集启动后动子的振动速度信号,计算描述缸内平均指示压力的平均位移;
第二计算模块,用于根据平均位移计算平均指示压力;
第三计算模块,用于利用平均指示压力和发电量的线性关系,计算本冲程需要的发电量;
控制模块,用于根据目标发电量控制发电机端电压,进而控制实际发电量,实现FPLG稳定运行;
由于燃烧激励引起的振动速度信号可能受其他激励源干扰,因此,选取燃烧始点后峰值压力前这一燃烧时段的振动速度信号作为分析依据,选择ab段振动信号计算IMEP,a点代表燃烧始点位置,b点代表峰值压力位置;
a点位置的判断:以动子运动位移信号作为反馈信号,当控制系统判断动子运动到燃烧始点位置并点火时,控制系统产生一个触发信号,并开始采集对应燃烧缸的缸盖表面的振动速度信号;
b点位置的判断:由于燃烧激励的作用,振动速度信号在燃烧开始后,会经历幅值的绝对值先增大,后减小到零,然后反向增大的过程,分析表明,振动速度信号在燃烧时段的第一个过零点,即为峰值压力对应位置,也就是b点的位置,控制系统通过对比振动速度前后两点的大小和正负,可判断出振动速度由正到负或由负到正的变化,并能通过插值计算出振动速度的第一个过零点位置;当确定位置b后,系统不再采集振动速度信号;
从振动信号开始采集到结束采集的时段,按下式计算振动速度识别的平均位移 ,并将该值反馈给控制系统;
其中, 表示第一点的振动位移, 表示第 点的振动速度, 为采样间隔时间,为选取的振动时段的采样点数;
利用振动速度识别的 及IMEP和发电量的线性关系,计算本冲程需要的发电量,将该值反馈给控制系统,控制系统通过控制发电机端电压,进而控制输出电流满足发电需求,实现稳定运行目的;
所述启动模块还用于:
计算动子运动到目标位置需要的拖动力,设动子先向左拖动,则动子从行程中部运动到目标位置需要的拖动力 为:式中, 为左侧缸内气体压缩压力,是关于活塞位移 的函数,可根据经验公式计算得到; 表示活塞的受力面积,为常数; 表示动子运动目标位置的位移; 为从行程中部向左运动时的摩擦力;
根据位置传感器记录第一个拖动半冲程中的运动信息,并判断动子能否达到目标位移,若没有达到,则进行下一个冲程的拖动;若达到目标位移,则记录该过程所用时间 ,计算该冲程动子运动频率, ,并和启动频率对比,若不满足启动频率,则继续下个冲程的拖动;若满足,则控制系统控制发动机喷油点火燃烧;启动完成;
当目标位移和目标频率都不能满足启动条件时,则计算从左侧止点到右侧目标位置需要的拖动力 ;
式中, 为右侧缸内气体压缩压力,也是关于活塞位移S的函数; 为从左侧止点向右运动时的摩擦力;
将拖动力 大小反馈给控制系统,并控制电机提供向右的目标电磁力 ,记录该过程中的位置信息和从左侧止点到右侧止点所需时间 ,若该过程动子所能达到的右侧止点位置为 ,当 不满足目标位移时,进行第三次拖动,即从右侧止点到左侧目标位置,若 满足目标位移,计算该冲程的频率 ,对比 是否满足启动频率,不满足,则进行第三次拖动,满足则控制系统喷油点火燃烧;启动完成;
当第二次拖动仍不能满足启动条件时,则进行第三次拖动,动子从右侧止点拖动到左侧目标位置,需要拖动力为:为从左侧止点向右运动时的摩擦力,当动子运动到指定位置,且动子运动频率满足启动频率要求时,则控制器控制发动机点火燃烧完成启动过程;当动子不能满足启动条件时,则电机继续提供F2和F3公式所示的左向和右向的拖动力,如此反复,直到满足启动条件,发动机点火燃烧,完成启动过程。
3.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于:所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如权利要求1所述的方法的指令。
4.一种电子设备,其特征在于:包括如权利要求3所述的非暂态计算机可读存储介质;
以及能够执行所述非暂态计算机可读存储介质的所述指令的一个或多个处理器。
5.一种电子设备,其特征在于:所述设备包括用于执行如权利要求1所述的方法的装置。