[发明专利]一种自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法

权利要求书

1.一种自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，包括，

获取自由活塞动力机构排量Vd、扫气口开启时压缩室容积V和压缩比ε；

获取转速n，利用所述转速n与充气效率映射关系获取充气效率η；

获取压缩室内温度T；

根据所述转速n、自由活塞动力机构排量Vd、扫气口开启时压缩室容积V、压缩比ε、压缩室内温度T、充气效率η以及气体常数L计算目标输出气压P的值，所述目标输出气压P的计算公式如下：

控制器根据目标输出气压P控制供气单元提供气压。

2.根据权利要求1所述的自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，获得所述压缩室内温度T包括：

S101，由温度传感器测量所述压缩室内的温度数据，

S102，通过卡尔曼滤波器对所述温度数据进行处理获得所述压缩室内温度T。

3.根据权利要求2所述的自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，按相同的时间间隔对温度传感器测量值取值；获取当前测量的温度数据；

计算第一卡尔曼增益k_k1，k_k1＝上一次温度估计偏差/(上一次温度估计偏差+所述温度传感器的测量偏差)，

当前估计的压缩室内温度＝上一次估计的压缩室内温度+k_k1×(当前测量的温度数据-上一次估计的压缩室内温度)，

更新当前温度估计偏差＝(1-k_k1)×上一次温度估计偏差，并按照上述过程继续递归，直至当前温度估计偏差小于第一阈值。

4.根据权利要求1所述的自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，所述控制器采用DMC算法控制所述供气单元实现所述目标输出气压的输出。

5.根据权利要求4所述的自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，

创建预测模型，Y(k)＝Y₀(k)+AΔU(k)，式中Y(k)表示在k时刻对未来B个时刻的气压输出预测，Y0(k)表示在k时刻的气压输出预测初值，ΔU(k)表示M个连续的气压增量序列，A表示ΔU(k)的阶跃响应序列组成的动态矩阵；

配置气压采样周期Ts，配置预测步长B，配置控制步长M，配置截断步长N。

6.根据权利要求5所述的自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法，其特征在于，取最小时获得最优ΔU_M(k)，而ΔU_M(k)＝(A^TQA+R)^-1A^TQ[P_B(k)-Y_B0(k)]，将所述最优ΔU_M(k)中的第一个元素作为当前时刻气压预测下一时刻的气压增量对下一时刻进行气压输出预测；ΔU_M(k)中的第一个元素加权作为所述供气单元的控制参数；

式中，P_B为在未来B个时刻的目标输出气压值矩阵，

ΔU_M(k)＝[ΔU(k)，ΔU(k+1)，……ΔU(k+M-1)]^T为M个时刻的气压增量矩阵，

Q＝diag[Q₁，Q₂，……Q_p]为偏差权矩阵，

R＝diag[R₁，R₂，……R_M]为控制权矩阵。