[发明专利]基于强化学习PID控制器的柴油机电子调速方法

摘要

本发明的目的在于提供基于强化学习PID控制器的柴油机电子调速方法，包括以下步骤：针对柴油机目标调节转速，设定PID控制器的比例、积分和微分的初始值，形成决策单元的初始控制策略，计算PID控制器的输出控制量；电磁执行器根据PID控制器输出的控制量驱动高压燃油泵齿条，改变燃油泵循环供油量调节柴油机转速；计算当前调速策略的值函数，在V*(t)＝maxV(t)时，当前调速策略达到最优，当V(t)≠maxV(t)时，更新控制策略，选择不同的PID参数值；循环更新上述步骤，最终使得不同目标转速n1、n2、…所对应的控制策略的值函数V*(t)＝maxV(t)。本发明通过实时评价和更新PID参数，实现在线学习最优调速控制策略，提高柴油机电子调速适应能力、改善柴油机运行指标。

主权项

1.基于强化学习PID控制器的柴油机电子调速方法，其特征是：（1）针对柴油机目标调节转速，根据PID控制参数表设定PID控制器的比例、积分和微分三个参数的初始值K_P(t₀)、K_I(t₀)、K_D(t₀)，形成决策单元的初始控制策略，PID控制参数表  目标调节转速（r/min）  PID参数初始值及允许取值范围  n₁  (K_P,K_P-minK_P-max)、(K_I,K_I-minK_I-max)、(K_D,K_D-minK_D-max)  n₂  (K_P,K_P-minK_P-max)、(K_I,K_I-minK_I-max)、(K_D,K_D-minK_D-max)  ......   ......计算PID控制器的输出控制量U(t)：U(t)=KPe(t)+KI∫0te(t)dt+KDde(t)dt,]]>式中e(t)为控制误差；（2）电磁执行器根据PID控制器输出的控制量驱动高压燃油泵齿条，改变燃油泵循环供油量调节柴油机转速；（3）实时检测柴油机转速，采用转速上升时间、转速超调量和转速振幅三个性能指标定义转速控制回报函数r(x)：r(x)=exp(-(xr-xrdβ1)2-(xo-xodβ2)2-(xa-xadβ3)),r∈(0,1]]]>β₁、β₂和β₃确定评价函数的宽度，x_o、x_r和x_a分别为阶跃响应实际的上升时间、超调量和振幅，和分别为期望的上升时间、超调量和振幅，转速控制回报函数r(x)∈(0,1]是对当前调速策略<K_P(t₀)、K_I(t₀)、K_D(t₀)>执行效果的回报值；定义调速策略的值函数V(t)：V^*(t)＝maxV(t)，其中n值大于1，计算当前调速策略<K_P(t₀)、K_I(t₀)、K_D(t₀)>的值函数，在V^*(t)＝maxV(t)时，当前调速策略达到最优，当V(t)≠maxV(t)时，根据PID控制参数表更新控制策略，选择不同的PID参数值；（4）基于更新后的控制策略即重新选择PID控制参数<K_P(t)、K_I(t)、K_D(t)>，实施转速控制；（5）循环更新上述步骤，最终使得不同目标转速n₁、n₂、…所对应的控制策略的值函数V^*(t)＝maxV(t)，此时PID控制器输出的控制量U(t)逼近期望输出，柴油机转速以最优调速指标趋近于目标调节转速。