引擎曲轴转角与转速的估测方法

摘要

本发明提供一种引擎曲轴转角与转速的估测方法，包含利用一讯号处理单元，将曲轴转角感知器所检知的曲轴齿讯计算成曲轴动态取样讯号；并利用一离散动态模型，设计出包含有估测器及回馈增益值矩阵在内的一估测单元，以读取曲轴动态取样讯号，并进行闭回路状态的估测曲轴转角与转速运作；此外本发明也包含利用一曲轴运转行程判别单元，辅助该讯号处理单元更加精准的计算出曲轴动态取样讯号，据以减少外界杂讯对引擎控制的影响。

主权项

1、一种引擎曲轴转角与转速的估测方法，主要应用于一引擎控制单元内或该引擎控制单元的周边，该引擎控制单元可检知曲轴转角感知器的曲轴齿讯及一计时器的讯号输出；包括使用：一讯号处理单元，自引擎启动运转时令计时器开始计时，以读取感知器检知的曲轴齿讯，及各齿讯之间由计时器所读取的时间差，并根据下列二方程式计算取得曲轴转速ω_k与加速度α_k，表示如下：${\omega }_k=\frac{{\theta }_k-{\theta }_{k-1}}{{\mathrm{\Delta t}}_k}$${\alpha }_k=\frac{{\omega }_k-{\omega }_{k-1}}{{\mathrm{\Delta t}}_k-{\mathrm{\Delta t}}_{k-1}}$式中：ω_k为第k个齿讯的曲轴转速，θ_k为第k个齿讯的曲轴转角，θ_k-1为第k-1个齿讯的曲轴转角，△t_k为第k-1个齿讯到第k个齿讯之间时差，△t_k-1为第k-2个齿讯到第k-1个齿讯之间时差，α_k为第k个齿讯的曲轴加速度，ω_k-1为第k-1个齿讯的曲轴转速；在上述计时器归零并重新计时后，根据曲轴转速ω_k及曲轴加速度α_k，计算取得动态曲轴取样转角θ_m、转速ω_m及加速度α_m，以下列方程式表示：${\theta }_m={\theta }_k+{\omega }_k\mathrm{\Delta t}+\frac{{\alpha }_k{\mathrm{\Delta t}}^2}{2}$ω_m＝ω_k+Δtα_kα_m＝α_k式中：△t为第k个齿讯到取样需求的时间差；及一由离散动态模型设计而成的估测单元，此离散动态模型以下列状态方程式表示：x_k+1＝Fx_k+Gu_k+Γw_k式中：$F=\left[\begin{array}{cc}1& T\\ 0& 1\end{array}\right],$x_k＝[θ_k  ω_k]^T，$G=\left[\begin{array}{c}{T}^2/2\\ T\end{array}\right],$T为观测系统取样时间，u_k＝α_m，Γ＝G为外界对观测系统的干扰矩阵，w_k为外界对观测系统的干扰；估测单元的输出向量则以下列方程式表示：y_k＝Hx_k+v_k式中：由θ_m可知H＝[10]，v_k为感知器量测误差；且估测单元包含由一估测器配合另一回馈增益值矩阵，进行闭回路状态估测，该估测器实质上为一观测系统其与回馈增益值矩阵L一同以下列方程式表示：${\hat{x}}_{k+1}=F{\hat{x}}_k+G{u}_k+L(y_k-H{\hat{x}}_k)$式中：${\hat{x}}_k={\left[\begin{array}{cc}{\hat{\theta }}_k& {\hat{\omega }}_k\end{array}\right]}^T$为估测器的观测系统状态；L＝[L₁  L₂]^T为回馈增益值矩阵，L₁及L₂为回馈增益值矩阵L的值，用以滤除杂讯干扰，并估测取得曲轴转角与转速。