專利名稱：用于主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抵消由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)力的效果并將所述力從相鄰的車身隔離的集成的閉環(huán)方法，其中發(fā)動(dòng)機(jī)展現(xiàn)出歧管絕對(duì)壓力、曲軸角(θ)、速度(ω)、和等于級(jí)數(shù)(p)的ω倍的點(diǎn)火頻率。在初始步驟中，點(diǎn)火頻率和歧管絕對(duì)壓力輸入開(kāi)環(huán)控制算法，然后執(zhí)行開(kāi)環(huán)控制算法以確定開(kāi)環(huán)控制輸入。發(fā)動(dòng)機(jī)特性數(shù)據(jù)，包括頻率和壓力，輸入閉環(huán)控制算法，執(zhí)行所述閉環(huán)控制算法以確定閉環(huán)控制輸入。所述開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制輸入組合以實(shí)現(xiàn)合成控制輸入信號(hào)。合成量然后傳送給至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座，從而產(chǎn)生抵消輸出，在支座中引起當(dāng)前殘余振動(dòng)。最終，確定當(dāng)前殘余振動(dòng)，修正特性數(shù)據(jù)以包含所述當(dāng)前殘余振動(dòng)，且所述當(dāng)前殘余振動(dòng)作為發(fā)動(dòng)機(jī)特性數(shù)據(jù)反饋給所述閉環(huán)控制算法。
結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括可位于發(fā)動(dòng)機(jī)和車身之間的至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座，且包括發(fā)生器。至少一個(gè)力(或加速度)傳感器靠近所述至少一個(gè)支座中的每個(gè)，且設(shè)置為檢測(cè)支座處的振動(dòng)力(或加速度)且產(chǎn)生相應(yīng)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)?？刂破魍ㄐ诺芈?lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)、支座和傳感器，且設(shè)置為接收包括所述信號(hào)在內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性；執(zhí)行集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制算法以確定控制輸入；和將所述控制輸入傳遞給所述發(fā)生器。優(yōu)選的控制器還包括在其上存儲(chǔ)具有查詢表的存儲(chǔ)設(shè)備。開(kāi)環(huán)控制算法部分通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)特性與所述表比較進(jìn)行。最終，且更優(yōu)選地，功率放大器位于控制器和所述至少一個(gè)支座中的每個(gè)之間且可操作。
本發(fā)明的又一方面、實(shí)施例和優(yōu)勢(shì)，包括頻域的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)算法描述、更新(或自適應(yīng))子例程的描述、和包含具有可調(diào)節(jié)集總增益的控制輸入的時(shí)域近似的實(shí)施方法，將從優(yōu)選實(shí)施例和附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明顯而易見(jiàn)。



本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參見(jiàn)附圖在下文詳細(xì)描述，其中圖1是主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座(AEM)的現(xiàn)有技術(shù)示意圖，特別示出了介于發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛結(jié)構(gòu)之間的力發(fā)生器、彈簧和阻尼器；圖2是以0.5秒時(shí)間應(yīng)用于振動(dòng)力的現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)環(huán)控制AEM系統(tǒng)的模擬輸出圖，特別示出了快速響應(yīng)和殘余振動(dòng)；圖3是以0.5秒時(shí)間應(yīng)用于振動(dòng)力的現(xiàn)有技術(shù)閉環(huán)控制AEM系統(tǒng)的模擬輸出圖，特別示出了緩慢響應(yīng)和殘余振動(dòng)收斂于目標(biāo)值；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的集成的AEM系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的控制器的功能結(jié)構(gòu)圖，包括開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制模塊；圖6是以頻域表示的圖5所示的控制器的功能結(jié)構(gòu)圖；圖7是以0.5秒時(shí)間應(yīng)用于振動(dòng)力的、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制AEM系統(tǒng)的模擬輸出圖，特別示出了快速響應(yīng)和殘余振動(dòng)收斂于目標(biāo)值；圖8是示出了應(yīng)用于施加在座軌上的振動(dòng)力的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果的線圖，特別示出了座軌加速度的pth級(jí)幅值對(duì)RPM；圖9是示出了應(yīng)用于施加在轉(zhuǎn)向柱上的振動(dòng)力的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果的線圖，特別示出了轉(zhuǎn)向柱加速度的pth級(jí)幅值對(duì)RPM；圖10是示出了應(yīng)用于施加在前支座上的振動(dòng)力的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果的線圖，特別示出了前支座力的pth級(jí)幅值對(duì)RPM；和圖11是示出了應(yīng)用于施加在后支座上的振動(dòng)力的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果的線圖，特別示出了后支座力的pth級(jí)幅值對(duì)RPM。零件列表10系統(tǒng)12發(fā)動(dòng)機(jī)14相鄰的車輛結(jié)構(gòu)或車身16主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座18力(或加速度)傳感器20控制器22開(kāi)環(huán)控制模塊24閉環(huán)控制模塊26功率放大器28存儲(chǔ)設(shè)備
具體實(shí)施例方式 最佳地見(jiàn)于圖4，本發(fā)明涉及適于與發(fā)動(dòng)機(jī)12和相鄰的車輛結(jié)構(gòu)(例如，車身)14使用的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)AEM系統(tǒng)10。系統(tǒng)10總體上可操作抵消由發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)力，從而將這些擾動(dòng)從結(jié)構(gòu)14隔離。系統(tǒng)10將在此關(guān)于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)一步描述和模擬，如前述AFM發(fā)動(dòng)機(jī)；然而，毫無(wú)疑問(wèn)地，在尋求隔離發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的擾動(dòng)的任何地方采用系統(tǒng)10都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)10可用于各種交通工具類型，如汽車、船、卡車等。
轉(zhuǎn)到系統(tǒng)10的物理結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)(更優(yōu)選為多個(gè))AEM 16(圖4)設(shè)置并定位在發(fā)動(dòng)機(jī)12和結(jié)構(gòu)14之間。AEM 16展現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的AEM結(jié)構(gòu)，包括如圖1所示的信號(hào)處理發(fā)生器。如前所述，發(fā)生器設(shè)置為接收控制輸入信號(hào)，且基于所述信號(hào)產(chǎn)生恢復(fù)力。每個(gè)AEM16還包括靠近結(jié)構(gòu)14的力(或加速度)傳感器18。力(或加速度)傳感器18設(shè)置為對(duì)具體應(yīng)用檢測(cè)振動(dòng)力(或加速度)，且因而展現(xiàn)出適當(dāng)?shù)拿舾行院途_度范圍。傳感器18將包含振動(dòng)力的幅值和周期的信息饋送給主控制器20(例如，配備為執(zhí)行本發(fā)明的目的功能和算法的至少一個(gè)電子控制單元)。
如圖5和6所示，控制器20包括集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制模塊22，24，以分別同時(shí)進(jìn)行開(kāi)環(huán)和閉環(huán)算法。優(yōu)選的開(kāi)環(huán)控制模塊22根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)12的曲軸速度和歧管絕對(duì)壓力(MAP)設(shè)計(jì)，且優(yōu)選的閉環(huán)模塊24基于速度、和單音自適應(yīng)前饋控制框架設(shè)計(jì)。因而，控制器20通信地聯(lián)接到(即，通過(guò)硬連線或無(wú)線通信技術(shù)連接)系統(tǒng)10的其它部件。
I.控制系統(tǒng)描述 在所示的實(shí)施例中，兩個(gè)被動(dòng)支座位于中性轉(zhuǎn)矩軸線上且不傳遞振動(dòng)，從而僅考慮兩個(gè)振動(dòng)力(或加速度)r1和r2(圖4)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12操作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分振動(dòng)通過(guò)兩個(gè)主動(dòng)AEM16傳遞給車身14?？刂破?0從發(fā)動(dòng)機(jī)12接收MAP和曲軸角θ，以及r1和r2。然后，控制器20計(jì)算合適的控制輸入，以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)功率放大器26，功率放大器26供應(yīng)放大的電壓給AEM16，從而AEM16在AEM16和車身14之前產(chǎn)生恢復(fù)力波。
更具體而言，其中發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸角標(biāo)記為θ；曲軸速度標(biāo)記為ω，ω是θ的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；點(diǎn)火頻率比ω快p倍，且數(shù)p稱為“級(jí)”。例如，處于一半汽缸模式的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火頻率為1.5ω，且稱為“1.5th級(jí)”。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化標(biāo)記為x(t)，它是點(diǎn)火頻率的正弦函數(shù)。其幅值T(MAP，ω)是歧管絕對(duì)壓力(MAP)和曲軸速度ω二者的函數(shù)。轉(zhuǎn)矩變化x(t)激勵(lì)結(jié)構(gòu)14，導(dǎo)致傳感器18的擾動(dòng)振動(dòng)矢量d(t)。從x(t)到d(t)的傳遞函數(shù)矩陣標(biāo)記為H且稱為“主通路傳遞函數(shù)”。
以虛線方塊示出的控制器20(圖6)從發(fā)動(dòng)機(jī)12輸入MAP和ω，且輸出控制輸入信號(hào)矢量u(t)，所述控制輸入信號(hào)矢量u(t)驅(qū)動(dòng)放大器26，移動(dòng)主動(dòng)支座16，激勵(lì)結(jié)構(gòu)14，并產(chǎn)生傳感器位置的控制響應(yīng)矢量y(t)。從u(t)到y(tǒng)(t)的傳遞函數(shù)矩陣G稱為“次通路傳遞函數(shù)”，且是放大器26、支座16和結(jié)構(gòu)14的集總動(dòng)態(tài)。根據(jù)疊加原理，d(t)和y(t)的總和變成殘余矢量r(t)，殘余矢量r(t)是來(lái)自傳感器18的實(shí)際測(cè)量?？刂颇康脑谟谕ㄟ^(guò)操縱控制響應(yīng)矢量y(t)最小化殘余矢量r(t)中的點(diǎn)火頻率(pth級(jí))含量。
控制器20首先產(chǎn)生cos(pθ)和sin(pθ)，它們是點(diǎn)火頻率含量的基礎(chǔ)，且也從曲軸角θ計(jì)算點(diǎn)火頻率pω。如前所述，控制器20包括兩個(gè)主算法開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，其中開(kāi)環(huán)控制僅取決于來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12的信息，而閉環(huán)控制也采用傳感器信息。
開(kāi)環(huán)控制產(chǎn)生以下形式的控制輸入uo(t)uo(t)＝αocos(pθ)+βosin(pθ) (1)且系數(shù)矢量αo和βo根據(jù)MAP和曲軸速度ω通過(guò)二維查詢表排定。
閉環(huán)控制產(chǎn)生以下形式的控制輸入uc(t)uc(t)＝αccos(pθ)+βcsin(pθ) (2)其中，系數(shù)矢量αc和βc通過(guò)殘余振動(dòng)r(t)驅(qū)動(dòng)的適應(yīng)算法修正。得到的控制輸入u(t)是u0(t)和uc(t)的總和。
I.頻域描述 由于關(guān)注的頻率是pth級(jí)的單頻率，控制器20更優(yōu)選地以頻域設(shè)計(jì)。即，圖5中包含的所有信號(hào)和模塊優(yōu)選地以頻域描述，如圖6所示。因而，與pth級(jí)有關(guān)的信號(hào)r(t)的傅立葉系數(shù)表示為其中Tp是r(t)的周期，且‘～’代表復(fù)向量(數(shù))。因而，開(kāi)環(huán)控制輸入u0(t)的頻域型式為 A.開(kāi)環(huán)控制算法 開(kāi)環(huán)控制通過(guò)將閉環(huán)控制輸入設(shè)定為0來(lái)設(shè)計(jì)，即從而頻域系統(tǒng)方程變?yōu)? 自然控制目標(biāo)在于使得殘余振動(dòng)變成0，即 于是，方程(6)的加權(quán)最小二乘解為，其中，Q是補(bǔ)償殘余振動(dòng)的相對(duì)幅值的正定矩陣。實(shí)際上，方程(7)是以下價(jià)值函數(shù)的最小解 擾動(dòng)

可以離線測(cè)量且是激勵(lì)頻率和激勵(lì)強(qiáng)度的函數(shù)。
因而，開(kāi)環(huán)系數(shù)是曲軸速度和MAP的函數(shù)，且優(yōu)選地存儲(chǔ)在二維查詢表(未示出)中。αo＝fα(ω，MAP) (9)βo＝fβ(ω，MAP) (10)因而，控制器20優(yōu)選地包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)能力，如可以根據(jù)需要詢問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備28。更優(yōu)選地，存儲(chǔ)設(shè)備28和自備查詢表可移除地聯(lián)接到控制器20，從而利于相互交換、更新等。可替換地，存儲(chǔ)設(shè)備28可以通信地聯(lián)接到第三方(也未示出)，所述第三方通過(guò)無(wú)線技術(shù)周期性地更新查詢表。
如果擾動(dòng)僅來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12，且查詢表值(9)和(10)完美地檢測(cè)并傳送給算法，則開(kāi)環(huán)控制模塊22單獨(dú)可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。然而，實(shí)踐中，未建模的擾動(dòng)、傳感儀器誤差、車輛隨著時(shí)間的老化、和/或車輛間差異總是在開(kāi)環(huán)控制結(jié)果(圖2)中導(dǎo)致一些誤差(即，殘余振動(dòng))。
B.閉環(huán)控制算法 優(yōu)選系統(tǒng)10也包括單音自適應(yīng)前饋控制(STAFC)閉環(huán)控制方法。應(yīng)當(dāng)理解，由于其實(shí)時(shí)計(jì)算及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，現(xiàn)場(chǎng)工程師可以調(diào)節(jié)控制算法而不需要知道理論細(xì)節(jié)。
從圖6，閉環(huán)控制的頻域系統(tǒng)方程表示如下 在該模塊24中，控制問(wèn)題在于通過(guò)回歸更新

而最小化方程(12)中的價(jià)值函數(shù)。
假設(shè)閉環(huán)控制輸入在一次迭代(即，循環(huán))中從

更新至

且相應(yīng)的殘余振動(dòng)從

變化至

于是控制輸入的變化為于是價(jià)值變化為ΔJ＝Jnew-Jold。假設(shè)為小的變化，則下一級(jí)近似通過(guò)忽略泰勒序列的較高次項(xiàng)得到 因而，當(dāng)前迭代

的梯度為， 如果更新算法選定為其中，γ為更新增益，于是方程(13)變成 因而，對(duì)于足夠小的γ，價(jià)值函數(shù)隨迭代進(jìn)行而減小Jnew≤Jold (17) 隨后，更新算法為 C.更新算法的穩(wěn)定性 方程(18)中的更新算法需要傳遞函數(shù)矩陣

然而，實(shí)際上，由于不可避免的變動(dòng)，真實(shí)的傳遞函數(shù)與模型

不同，且可以表示如下 在方程(19)中，真實(shí)系統(tǒng)與模型的倍增偏差Δ(jω)假設(shè)為小于1，這允許從模型100％的偏差。對(duì)于真實(shí)系統(tǒng)，真實(shí)殘余振動(dòng)重新表示如下 通過(guò)將方程(20)如下逐漸代入方程(18)中獲得以下新的閉環(huán)控制輸入 方程(21)就是一階差分方程，因而，確保所述一階差分方程收斂，如果其中，

是真實(shí)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
如果以下成立，那么不等式(22)成立且因?yàn)槿绻敲床坏仁?23)成立。
因而，如果滿足以下，則不等式(22)成立 因而，如果更新增益γ滿足不等式(26)且真實(shí)系統(tǒng)從模型偏差小于100％，那么可以確保更新算法(18)的收斂。
D.頻域自適應(yīng) 通過(guò)收集一組時(shí)間的信號(hào)r(t)；借助于使用方程(3)或FFT計(jì)算數(shù)據(jù)組的pth級(jí)傅立葉系數(shù)；更新控制輸入

的傅立葉系數(shù)；和在啟動(dòng)新的r(t)收集之前，等待直到瞬態(tài)響應(yīng)(總體殘余振動(dòng)力)下降到最大閾值之下，更新算法(18)可以在頻域?qū)崿F(xiàn)。取決于次通路傳遞函數(shù)的動(dòng)態(tài)，頻域自適應(yīng)的一次迭代需要至少兩個(gè)振動(dòng)周期，這導(dǎo)致一次迭代的遲延且損害系統(tǒng)性能。
E.時(shí)域自適應(yīng) 更優(yōu)選地，自適應(yīng)算法(18)使用時(shí)域近似實(shí)現(xiàn)，這排除了收集和處理數(shù)據(jù)組的需要，減少了遲延，并允許平穩(wěn)的控制。假設(shè)

不是常數(shù)而是連續(xù)時(shí)間函數(shù)，即

那么對(duì)一個(gè)周期，具有以下積分關(guān)系 如果我們考慮和那么方程(27)給出 根據(jù)方程(3)中傅立葉系數(shù)的定義，方程(18)可以近似為， 通過(guò)去除積分，方程(18)的時(shí)域近似表示如下 因而，在離散時(shí)間應(yīng)用中，(30)變?yōu)槠渲?，μ是γ和離散取樣時(shí)間的集總增益。更優(yōu)選地，μ還表示可調(diào)節(jié)的增益。當(dāng)μ趨近于0時(shí)，系統(tǒng)10逐漸變穩(wěn)定但響應(yīng)時(shí)間變得更長(zhǎng)。相反，較高的μ減少響應(yīng)時(shí)間，但如果過(guò)高可以引起不穩(wěn)定性。因而，控制器增益μ應(yīng)當(dāng)手動(dòng)調(diào)節(jié)以減少響應(yīng)時(shí)間而不引起不穩(wěn)定。
更優(yōu)選地，μ可通過(guò)控制器20在預(yù)定低響應(yīng)和不穩(wěn)定閾值之間自動(dòng)調(diào)節(jié)。在該結(jié)構(gòu)中，控制器20還設(shè)置為記錄主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座16的初始激勵(lì)時(shí)間，且將總體殘余振動(dòng)與可接受閾值比較。閉環(huán)算法完成多次迭代，且收斂于目標(biāo)值，直到殘余振動(dòng)下降到所述可接受閾值之下。然后，記錄可接受殘余振動(dòng)時(shí)間，且從其減去初始激勵(lì)時(shí)間以確定系統(tǒng)的響應(yīng)周期。于是，集總增益μ基于響應(yīng)周期調(diào)節(jié)；例如按差的正比增加或減少μ。
在所示實(shí)施例中，方程(30)是離散時(shí)間自適應(yīng)算法的優(yōu)選最終型式，且形成以下模擬的基礎(chǔ)。
II.模擬 記住，開(kāi)環(huán)控制示出為具有較快的響應(yīng)時(shí)間，而閉環(huán)控制示出為具有良好的最終性能，執(zhí)行以下模擬以顯示開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制算法根據(jù)本發(fā)明同時(shí)應(yīng)用時(shí)的組合效果。類似于圖2和3中的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)模擬，在該模擬中，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定為一半汽缸AFM模式，且曲軸速度設(shè)定為常數(shù)1000RPM?？刂破?0以0.5秒激勵(lì)，從而可以比較0.5秒前后的振動(dòng)水平。
如圖7所示，通過(guò)集成開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)時(shí)間的系統(tǒng)10總體上可與開(kāi)環(huán)模型比較，最終性能(即，減少的殘余振動(dòng)幅值)總體上可以閉環(huán)模型比較。換句話說(shuō)，一旦激勵(lì)控制，控制算法立即將力抑制為降低的水平，且閉環(huán)控制將殘余力(或加速度)漸近地抑制到可忽略量之下。
執(zhí)行附加的模擬，其示出了RPM在集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制上的效果。在這些仿真中，在6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一半汽缸模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)RPM隨該范圍在5秒內(nèi)從600到3000RPM而改變。圖8和9分別示出了座軌加速度和轉(zhuǎn)向柱加速度的pth級(jí)幅值，而圖10和11分別示出了相應(yīng)前和后支座力的pth級(jí)幅值。在這些模擬中，開(kāi)環(huán)控制急劇地降低振動(dòng)，而閉環(huán)控制進(jìn)一步降低殘余振動(dòng)。上述發(fā)明的優(yōu)選形式僅用作圖示說(shuō)明，且不應(yīng)當(dāng)用于以限定意義解釋本發(fā)明的范圍。在此闡述的示范性實(shí)施例和操作模式的明顯變型可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地做出，而不偏離本發(fā)明的精神。在此，發(fā)明人聲明他們的目的依賴于等同原則，以確定和評(píng)定本發(fā)明的合理范圍，因?yàn)樗鼘儆诓辉诒举|(zhì)上偏離但在以下權(quán)利要求書(shū)闡述的本發(fā)明文字范圍之外的任何裝置、組件和方法。
權(quán)利要求
1.一種抵消由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)力的效果并將所述力從相鄰的車身隔離的集成的閉環(huán)方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有歧管絕對(duì)壓力、曲軸角度θ、速度ω、和等于級(jí)p的ω倍的點(diǎn)火頻率，所述方法包括以下步驟
a)將點(diǎn)火頻率和歧管絕對(duì)壓力輸入開(kāi)環(huán)控制算法；
b)在接收角度和級(jí)之后，執(zhí)行開(kāi)環(huán)控制算法以確定開(kāi)環(huán)控制輸入；
c)將包括頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)特性數(shù)據(jù)輸入到閉環(huán)控制算法中；
d)在接收特性數(shù)據(jù)之后，執(zhí)行所述閉環(huán)控制算法以確定閉環(huán)控制輸入；
e)將所述開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制輸入結(jié)合以實(shí)現(xiàn)合成控制輸入信號(hào)；
f)激勵(lì)并將合成的控制輸入信號(hào)傳送給至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座從而產(chǎn)生抵消輸出且在支座中引起當(dāng)前殘余振動(dòng)，其中所述至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座固定在發(fā)動(dòng)機(jī)和車身之間；和
g)確定當(dāng)前殘余振動(dòng)，修正特性數(shù)據(jù)以包含所述當(dāng)前殘余振動(dòng)，且將所述當(dāng)前殘余振動(dòng)反饋回所述閉環(huán)控制算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)到(g)按順序重復(fù)執(zhí)行，且閉環(huán)控制輸入收斂于目標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，開(kāi)環(huán)和閉環(huán)算法均以頻域設(shè)計(jì)，且殘余振動(dòng)信號(hào)的傅立葉系數(shù)輸入到閉環(huán)算法中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，開(kāi)環(huán)控制算法包括通過(guò)將壓力和頻率與查詢表比較而確定開(kāi)環(huán)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，開(kāi)環(huán)控制算法通過(guò)以下進(jìn)行設(shè)計(jì)將目標(biāo)殘余振動(dòng)設(shè)定為0以確定作為擾動(dòng)的函數(shù)的控制輸入的加權(quán)最小二乘解；和離線測(cè)量擾動(dòng)標(biāo)量，從而確定作為曲軸速度和壓力的函數(shù)的系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)展現(xiàn)出具有強(qiáng)度的扭矩激勵(lì)頻率，殘余振動(dòng)還基于激勵(lì)頻率和強(qiáng)度由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)產(chǎn)生，開(kāi)環(huán)控制算法包括應(yīng)用以下公式以確定開(kāi)環(huán)控制輸入
其中，Q是正定矩陣，
是擾動(dòng)，且
是次通路傳遞函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟g)還包括以下步驟將力(或加速度)傳感器固定在每個(gè)所述至少一個(gè)支座處；在每個(gè)支座處感測(cè)當(dāng)前殘余振動(dòng)；和產(chǎn)生當(dāng)前殘余振動(dòng)信號(hào)并反饋給閉環(huán)算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制算法存在具有更新子例程的單音自適應(yīng)前饋控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，更新子例程包括應(yīng)用以下自適應(yīng)公式以確定新的閉環(huán)控制輸入
其中，
是新的和原來(lái)的閉環(huán)控制輸入，
Q是正定矩陣，
是基于曲軸速度ω和點(diǎn)火頻率級(jí)p的傳遞函數(shù)，
γ是表示更新增益的標(biāo)量系數(shù)，且
是在支座處當(dāng)前殘余振動(dòng)信號(hào)的單列矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(c)到(g)分別按順序進(jìn)行，且閉環(huán)控制算法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)收集一個(gè)周期上的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)；計(jì)算所述數(shù)據(jù)的pth級(jí)傅立葉系數(shù)；更新閉環(huán)控制輸入的傅立葉系數(shù)；和在啟動(dòng)新的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)收集之前，等待直到當(dāng)前殘余振動(dòng)下降到最大閾值之下。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在更新子例程執(zhí)行期間，采用包括倍增偏差以建模真實(shí)系統(tǒng)的真實(shí)傳遞函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，γ滿足以下不等式
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制算法通過(guò)使用時(shí)域近似實(shí)現(xiàn)以修正自適應(yīng)公式。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)公式被修正，從而存在以下公式
且μ是γ和離散取樣時(shí)間的集總增益。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，μ可在預(yù)定低響應(yīng)和不穩(wěn)定最大閾值之間手動(dòng)調(diào)節(jié)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，步驟f)和g)還包括步驟記錄主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座的初始激勵(lì)時(shí)間；將殘余振動(dòng)與可接受閾值比較，
步驟c)到g)重復(fù)進(jìn)行，直到殘余振動(dòng)下降到所述可接受閾值之下，
步驟g)還包括確定殘余振動(dòng)下降到所述可接受閾值之下時(shí)的可接受殘余振動(dòng)時(shí)間；從可接受殘余振動(dòng)時(shí)間減去初始激勵(lì)時(shí)間以確定系統(tǒng)的響應(yīng)周期；和基于所述周期調(diào)節(jié)μ。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，步驟a)到g)自動(dòng)進(jìn)行，且μ自動(dòng)調(diào)節(jié)。
18.一種抵消由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)在車身上的效果的集成的閉環(huán)方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有歧管絕對(duì)壓力、曲軸角度θ、速度ω、和等于級(jí)p的ω倍的點(diǎn)火頻率，所述方法包括以下步驟
a)將點(diǎn)火頻率和歧管絕對(duì)壓力輸入開(kāi)環(huán)控制算法；
b)執(zhí)行包括將壓力和頻率與查詢表比較的開(kāi)環(huán)控制算法，以確定開(kāi)環(huán)控制輸入；
c)將包括頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)特性數(shù)據(jù)輸入到閉環(huán)控制算法中；
d)在接收特性數(shù)據(jù)之后，執(zhí)行所述閉環(huán)控制算法以確定閉環(huán)控制輸入；
e)將所述開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制輸入結(jié)合以實(shí)現(xiàn)合成控制輸入信號(hào)；
f)將所述合成的輸入信號(hào)應(yīng)用于次通路傳遞函數(shù)，以確定控制響應(yīng)矢量；
g)基于壓力、角度和速度確定轉(zhuǎn)矩偏差，和將所述轉(zhuǎn)矩偏差應(yīng)用于主通路傳遞函數(shù)，以確定擾動(dòng)振動(dòng)矢量；
h)激勵(lì)至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座，其中，所述至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座固定在發(fā)動(dòng)機(jī)和車身之間；且將所述控制響應(yīng)和擾動(dòng)振動(dòng)矢量傳送給所述至少一個(gè)支座，從而產(chǎn)生抵消輸出且在支座處引起當(dāng)前殘余振動(dòng)；和
i)確定當(dāng)前殘余振動(dòng)，修正特性數(shù)據(jù)以包含所述當(dāng)前殘余振動(dòng)，且將所述當(dāng)前殘余振動(dòng)反饋回所述閉環(huán)控制算法。
19.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)適于與具有發(fā)動(dòng)機(jī)特性的發(fā)動(dòng)機(jī)使用并用于將發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)力從車身隔離，所述系統(tǒng)包括
至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座，所述至少一個(gè)主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座可位于發(fā)動(dòng)機(jī)和車身之間，且包括發(fā)生器；
至少一個(gè)力傳感器，所述至少一個(gè)力傳感器靠近所述至少一個(gè)支座中的每個(gè)，且設(shè)置為檢測(cè)支座處的振動(dòng)力且產(chǎn)生相應(yīng)的當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)；
控制器，所述控制器通信地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)、支座和傳感器，且設(shè)置為接收發(fā)動(dòng)機(jī)特性和信號(hào)；執(zhí)行集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制算法以確定控制輸入；和將所述控制輸入傳遞給所述發(fā)生器，
所述控制器包括在其上存儲(chǔ)有查詢表的存儲(chǔ)設(shè)備，所述開(kāi)環(huán)控制算法部分通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)特性與所述表比較進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括
至少一個(gè)功率放大器，所述至少一個(gè)功率放大器聯(lián)接到所述控制器和所述至少一個(gè)支座中每個(gè)的中間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座的集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制方法。一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)適于具有發(fā)動(dòng)機(jī)特性的發(fā)動(dòng)機(jī)使用并用于將發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)力從車身隔離，所述系統(tǒng)包括主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支座；力或加速度傳感器；和控制器，所述控制器通信地聯(lián)接到支座和傳感器，且設(shè)置為執(zhí)行集成的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制算法。
文檔編號(hào)F16F15/02GK101358629SQ20081014515
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者K·-K·辛 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司