基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统

摘要

本发明提供基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统，属于新能源汽车增程器技术领域，根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；实时采集启动后振动加速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量，根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足发电需求。本发明通过振动加速度信号判断缸内燃烧平均指示压力，根据平均指示压力和振动加速度信号特征参数及平均指示压力和发电量关系，控制发电量，进而实现FPLG的动子能够达到设定上止点附近，实现FPLG的稳定燃烧。

权利要求

1.一种基于振动加速度信号的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：根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；

步骤S120：实时采集启动后动子的振动加速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；根据内燃机原理，平均指示压力可表示如下：其中，Vh表示气缸总容积，pi、pi‑1分别表示在i、i‑1时刻的缸内压力，Vi、Vi‑1表示在i、i‑

1时刻的缸内容积；

燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力呈线性关系，则，描述IMEP的振动位移特征参数为：

其中，Smean表示振动位移特征参数，Si、Si‑1分别表示在i、i‑1时刻缸体振动位移；

结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述IMEP的平均位移为：其中，S1表示振动测量时段第一时刻的位移，v1表示振动测量时段第一时刻的速度，ak表示第k时刻的振动加速度，n为选取段振动加速度的时刻的总点数，i,j,k∈(1,2,...,n)；

步骤S130：根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量，根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足发电需求，实现FPLG稳定运行。

2.根据权利要求1所述的基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：

设动子先向左拖动，计算动子从行程中部运动到目标位移需要的拖动力F左，根据F左拖动动子运动，判断第一个拖动半冲程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点火燃烧，启动完成。

3.根据权利要求2所述的基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于：当目标位移和运动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移需要的拖动力F右，反馈给控制系统，并控制电机提供向右的拖动力F右，若该过程动子所能达到的右侧止点位置不满足目标位移时，进行第三次拖动；

若右侧止点位置满足目标位移，计算该冲程的动子运动频率是否满足启动频率，若不满足，则进行第三次拖动，若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。

4.根据权利要求1所述的基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，其特征在于，所述步骤S120包括：

根据平均指示压力，结合燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力线性关系，计算描述IMEP的振动位移；再结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述IMEP的平均位移。

5.一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制系统，其特征在于，包括：启动模块，用于根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；

平均位移计算模块，用于实时采集启动后动子的振动加速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；根据内燃机原理，平均指示压力可表示如下：其中，Vh表示气缸总容积，pi、pi‑1分别表示在i、i‑1时刻的缸内压力，Vi、Vi‑1表示在i、i‑

1时刻的缸内容积；

燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力呈线性关系，则，描述IMEP的振动位移特征参数为：

其中，Smean表示振动位移特征参数，Si、Si‑1分别表示在i、i‑1时刻缸体振动位移；

结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述IMEP的平均位移为：其中，S1表示振动测量时段第一时刻的位移，v1表示振动测量时段第一时刻的速度，ak表示第k时刻的振动加速度，n为选取段振动加速度的时刻的总点数，i,j,k∈(1,2,...,n)；

目标发电量计算模块，用于根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量；

控制模块，用于根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足发电需求，实现FPLG稳定运行。

6.一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1‑4中任一项所述的方法的指令。

7.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求6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。

8.一种电子设备，其特征在于：所述设备包括用于执行如权利要求1‑4任一项所述的方法的装置。

说明书

基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源汽车增程器技术领域，具体涉及一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统。

背景技术

[0002] 自由活塞直线发电机(FPLG)通过电机将发动机燃烧产生的热能转换为电能输出，可作为增程式混合动力汽车的辅助动力单元(APU)，自由活塞直线发电机和传统发动机相
比具有更高的热效率、更低的摩擦损耗以及低油耗等优势，是未来新能源汽车动力系统的
重要研究方向。

[0003] FPLG由直线电机和发动机组成。和传统发动机不同，FPLG中的发动机，在结构上省略了曲柄连杆机构和飞轮机构，结构得到简化，摩擦能耗减少，热效率提高。发动机和直线
电机串联连接，将燃烧产生的热能通过电机转换为所需的能量输出。发动机活塞连杆和电
机动子串联连接，组成了系统运动构件，简称为动子组件。但由于缺少曲柄连杆机构的机械
限制，FPLG的动子组件的运动受燃烧气体力、电磁力和摩擦力等因素的影响，若不对FPLG动
子组件的运动进行控制，由于燃烧循环变动，动子组件每循环所能到达的上止点位置是不
同的，当出现某些循环上止点位置不能产生足够的压缩比时，发动机将产生失火现象或燃
烧极差现象，导致FPLG运行不稳定甚至停机。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种通过机体表面振动加速度信号反映发动机缸内实时燃烧过程，进而确定目标发电量，并根据目标发电量对实际发电量进行调整控制，实现FPLG
稳定运行的控制方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

[0006] 一方面，本发明提供一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，包括如下流程步骤：

[0007] 步骤S110：根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；

[0008] 步骤S120：实时采集启动后动子的振动加速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；

[0009] 步骤S130：根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量，根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足
发电需求，实现FPLG稳定运行。

[0010] 优选的，所述步骤S110具体包括：

[0011] 设动子先向左拖动，计算动子从行程中部运动到目标位移需要的拖动力F左，根据F左拖动动子运动，判断第一个拖动半冲程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；

[0012] 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点火
燃烧，启动完成。

[0013] 优选的，当目标位移和运动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移需要的拖动力F右，反馈给控制系统，并控制电机提供向右的拖动力F右，若该过程
动子所能达到的右侧止点位置不满足目标位移时，进行第三次拖动；

[0014] 若右侧止点位置满足目标位移，计算该冲程的动子运动频率是否满足启动频率，若不满足，则进行第三次拖动，若满足，则控制系统控制发动机点火燃烧，启动完成。

[0015] 优选的，所述步骤S120包括：

[0016] 根据平均指示压力，结合燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力线性关系，计算描述IMEP的振动位移；再结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述
IMEP的平均位移。

[0017] 优选的，根据内燃机原理，平均指示压力可表示如下：

[0018]

[0019] 其中，Vh表示气缸总容积，pi、pi‑1分别表示在i、i‑1时刻的缸内压力，Vi、Vi‑1表示在i、i‑1时刻的缸内容积；

[0020] 燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力呈线性关系，则，描述IMEP的振动位移特征参数为：

[0021]

[0022] 其中，Smean表示振动位移特征参数，Si、Si‑1分别表示在i、i‑1时刻缸体振动位移。

[0023] 优选的，结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述IMEP的平均位移为：

[0024] 其中，S1表示振动测量时段第一时刻的位移，v1表示振动测量时段第一时刻的速度，ak表示第k时刻的振动加速度，n为选取段振动加速度的时刻的总点数，i,j,k∈(1,
2,...,n)。

[0025] 第二方面，本发明提供一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制系统，包括：

[0026] 启动模块，用于根据动子要满足的目标位移和启动频率，计算动子运动到目标位移所需要的目标拖动力，根据启动条件控制发动机点火启动；

[0027] 平均位移计算模块。用于实时采集启动后动子的振动加速度信号，计算描述缸内平均指示压力的平均位移；

[0028] 目标发电量计算模块，用于根据平均位移与平均指示压力以及平均指示压力与发电量的线性关系计算一次冲程的目标发电量；

[0029] 控制模块，用于根据目标发电量控制发电机端电压，进而控制输出电流满足发电需求，实现FPLG稳定运行。

[0030] 第三方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括用于执行如上所述的方法的指令。

[0031] 第四方面，本发明提供一种电子设备，包括如上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。

[0032] 第五方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括用于执行如上所述的方法的装置。

[0033] 本发明有益效果：通过振动加速度信号判断缸内燃烧平均指示压力，一方面加速度传感器安装方便，可实时操作性强；另一方面，根据平均指示压力和振动加速度信号特征
参数及平均指示压力和发电量关系，可根据实时燃烧状况决定期望发电量，进而实现FPLG
的动子能够达到设定上止点附近，实现FPLG的稳定燃烧。

[0034] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本
领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的
附图。

[0036] 图1为本发明实施例所述的背置式FPLG稳定运行控制试验安装结构示意图。

[0037] 图2为本发明实施例所述的平均指示压力和发电量的线性关系示意图。

[0038] 图3为本发明实施例所述的某工况下的振动加速度信号和缸内压力二次导数对比曲线示意图。

[0039] 图4为本发明实施例所述的基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法流程图。

[0040] 其中：2‑直线电机；4‑连接法兰；1‑左侧气缸；3‑右侧气缸；10‑活塞；11‑连杆；12‑动子；7‑动子组件；5‑支架；6‑试验台；8‑位置传感器；9‑压电式振动加速度传感器。

具体实施方式

[0041] 下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附
图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0042] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

[0043] 还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含
义来解释。

[0044] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措
辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加
一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

[0045] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本
领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特
征进行结合和组合。

[0046] 为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

[0047] 本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

[0048] 实施例1

[0049] 本发明实施例1提供一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，通过分析机体表面振动加速度信号，获得发动机缸内实时燃烧状态信息，并基于缸内燃烧状态信
息，确定循环目标发电量，进而根据目标发电量调整实际发电，使动子能够运行到理想位置
附近，保证FPLG稳定运行。

[0050] 本实施例中，以背置式FPLG进行说明。目前已有的背置式为发电机芯轴两端均设置发动机结构，中间布置直线电机，直线电机同时具备电动机和发电机两种功能。动子组件
包含活塞、连杆和电机动子等。

[0051] 启动过程，直线电机作为电动机提供不同方向的拖动力拖动活塞进行往复运动，位置传感器通过监测动子组件运动信息，判断动子上止点位置、运动频率等是否达到启动
要求，若达到要求，发动机点火燃烧，直线电机转换为发电机输出电能。

[0052] 启动后，系统进入稳定运行工况，发动机燃烧产生能量，燃烧产生的能量一部分用于发电，一部分则转换为动子的动能，一部分转换为热能耗散(摩擦和散热)。当系统稳定运
行时，其工作频率也应稳定在某一值附近，因此，每循环动子组件到达指定位置应具有的动
能是稳定的，每循环的热能耗散也几乎是稳定的，但由于燃烧循环变动，每循环产生的燃烧
能量是不稳定的，因此，要保证FPLG稳定运行，需要根据实时缸内燃烧状况对发电量进行调
整。

[0053] 由内燃机原理可知，平均指示压力(IMEP)能够描述缸内压力的做功能力，当FPLG运行工况稳定时，由于动子应具有的动能及热能耗散基本稳定，因此，要保证系统稳定运
行，动子能够达到设计上止点位置，发电量就要根据实时燃烧状况调整，而表征燃烧做功能
力的IMEP和发电量之间必然存在关系。分析表明，IMEP和冲程发电量之间存在近似线性关
系。如图2所示为某FPLG发动机稳定运行时模拟得到的IMEP和发电量关系。基于这种近似线
性关系，就可通过实时燃烧对应的IMEP值确定冲程目标发电量，进而对发电量进行判断调
整，达到稳定FPLG稳定运行的目的。

[0054] 由力学原理和机械振动原理可知，缸内燃烧气体力直接作用于动子及缸盖，缸盖表面振动信号能有效反映激励变化。

[0055] 表面振动信号分为振动位移、速度和加速度信号。表面振动位移信号为低频信号，燃烧信息可能被淹没，速度能够反映中低频信息，也容易存在一定干扰信息，加速度则主要
反映高频信息，且加速度传感器小巧方便，易于安装。因此，本实施例选择振动加速度信号
反映缸内燃烧过程。

[0056] 在无其他干扰的理想状况下，燃烧始点后缸内压力峰值前，发动机表面的振动位移与缸内压力呈线性关系，也就是振动位移能线性描述出缸内压力的变化，因此，可用振动
位移描述缸内燃烧状态信息。

[0057] 但由于实测振动位移信号包含低频干扰信息的影响，导致实测振动位移信号中与燃烧信息有关的量可能被干扰信息淹没。振动加速度是振动位移的二次导数，能够反映振
动速度的变化，而振动速度能够反映位移的变化，经过位移两次求导后，实测振动位移中的
低频干扰信息就几乎变为零，而与燃烧激励有关的位移信息就保留了下来，因此，振动加速
度信息能有效反映缸内燃烧信息。根据微积分理论及振动位移和缸内压力的关系，通过对
缸盖表面的振动加速度信号进行处理，能够提取到描述缸内IMEP的振动特征参数。

[0058] 根据内燃机原理，平均指示压力可表示如下：

[0059]

[0060] 式中Vh为气缸总容积；pi、pi‑1是在i、i‑1时刻的缸内压力；Vi、Vi‑1是在i、i‑1时刻缸内容积。

[0061] 理想状况下，燃烧始点后峰值压力前的振动位移和缸内压力呈线性关系，因此，可采用振动位移Si代替式(1)中pi，得到能够描述IMEP的振动位移特征参数：

[0062]

[0063] 式中Smean为振动位移特征参数，在此称为平均位移；Si、Si‑1为i、i‑1时刻缸体振动位移，由于位移和缸内压力的线性关系，Smean和IMEP之间理论上也是线性的。

[0064] 再结合振动位移和振动加速度的二次微分关系，可得描述IMEP的平均位移，如下：

[0065]

[0066] 式中S1和v1为振动测量时段第一点的位移和速度，其值只影响结果的大小，不影响变化趋势，可设置为零。ak为第k时刻的振动加速度，n为选取段振动加速度的点数。

[0067] 结果表明基于振动加速度计算得到的平均位移Sa和缸内压力获得的IMEP之间也存在近似线性关系。因此，可基于振动加速度参数Sa及IMEP和发电量的线性关系，计算本冲
程需要的目标发电量，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。

[0068] 实施例2

[0069] 本发明实施例2提供一种基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法，本实施例中，以背置式FPLG进行说明如何实现稳定运行，整个控制过程流程图如图4所示。

[0070] 背置式FPLG结构如图1所示，中间为直线电机2，该直线电机2进行发电机和电动机的转换，直线电机2的两侧通过连接法兰4以及螺栓分别分别连接左侧气缸1和右侧气缸3，
活塞10、连杆11以及直线电机2的动子12组成动子组件7。整体装置通过支架5固定在试验台
6上。

[0071] 背置式结构为二冲程发动机对称设置，在不同位置安装了位置传感器8，也可也直接安装磁栅传感器，以检测动子组件到达的位置。在左缸及右缸缸盖表面安装了压电式振
动加速度传感器9，以测量缸盖表面的振动加速度。

[0072] 本实施例所述的控制方法具体控制过程如下：

[0073] 启动时，根据动子质量确定电机所需提供的驱动力，拖动活塞运动到指定点火位置(由动子位移信号确定)并达到启动频率；若满足启动条件，则控制器控制发动机点火燃
烧。

[0074] 启动过程：开始动子在力的作用下一般处于行程中部附近，设行程中部动子所在位置为参考位置，设该处S＝0，动子向左运动时，位移为负，向右运动时位移为正。

[0075] 为了保证发动机顺利启动，动子在直线电机拖动力的作用下向左或向右运动，且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，发动机才能点火
燃烧，该启动条件根据FPGL中选用或设计的发动机要求确定。

[0076] 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F左为：

[0077]

[0078] 式中，P压左＝f(S)为左侧缸内气体压缩压力，是关于活塞位移S的函数，可根据经验公式计算得到；P压右为右侧缸内气体压缩压力，也是关于活塞位移S的函数，可根据经验公式
计算得到；A表示活塞的受力面积，为常数；S目标表示动子运动目标位置的位移；Ff右为从右向
左运动时的摩擦力。

[0079] 根据位置传感器记录第一个拖动半冲程(一个循环路程的1/4)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T1，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。

[0080] 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F右：

[0081]

[0082] 式中，Ff左为从左侧止点向右运动时的摩擦力。

[0083] 将拖动力F右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T2，若该过程动子所能达到的右侧止点
位置为S2，当S2不满足目标位移时，进行第三次拖动(从右侧止点到左侧目标位置)，若S2满
足目标位移，计算该冲程的频率 对比f2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。

[0084] 如此反复，当动子不能满足启动条件时，则电机提供式(4)和式(5)所计算的左向和右向的拖动力，直到满足启动条件，发动机点火燃烧，完成启动过程。FPLG系统启动完成
后，一侧发动机点火燃烧，产生的能量推动动子克服摩擦移动到另一侧上止点位置，同时还
有一部分能量可用于发电。

[0085] 由于燃烧循环变动，即使相同运行工况，不同循环燃烧也存在明显差异，即每循环产生的燃烧能量不同，而要保证系统工况稳定，动子运动频率就可看成常数，因此，每循环
换摩擦力大小、系统散热、动子应具有的动能就可看成常数，要使动子能够达到设计上止点
位置附近，就需要调整发电量来协调燃烧循环变动的影响。

[0086] 燃烧一旦完成，燃烧产生的能量就是定值，该冲程的发电量也就存在一个目标值。同一FPLG在保证稳定运行的条件下，目标发电量与缸内燃烧的平均指示压力IMEP近似呈线
性关系，该关系可基于模拟或试验获得，如图2所示为某FPLG的IMEP和发电量关系曲线示意
图，该关系可存储于控制系统中。

[0087] 而IMEP和燃烧激励引起的振动响应信号也密切相关，燃烧激励直接作用于缸盖，因此发动机缸盖表面振动信号能直接反映缸内燃烧过程，本实施例采用振动加速度信号反
映缸内燃烧过程。

[0088] 由于燃烧激励引起的振动响应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响应信号作为分析依据。

[0089] 如图3所示为某工况下的振动加速度信号和缸内压力二次导数对比曲线。本实施例中选择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。

[0090] 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
的振动加速度信号。或可根据峰值振动加速度之前的第一个过零点确定。

[0091] b点位置的判断：b点对应峰值压力位置，由于峰值压力出现时刻，动子组件具有最大加速度，因此，可基于动子组件出现最大加速度的位置判断峰值压力位置。当确定位置b
后，系统不再采集振动加速度信号。

[0092] 振动加速度滤波处理：由于振动加速度能够反映中高频信息，因此，实测燃烧时段的振动加速度信号中，还含有高频干扰信息，研究表明2000Hz以下的信号和燃烧过程密切
相关。因此，对采集到的燃烧时段振动加速度进行低通滤波处理，截止频率选为2000Hz。

[0093] Sa的计算：从振动信号开始采集到结束采集的时段，按下式(6)计算振动加速度识别的平均位移Sa。并将该值反馈给控制系统。

[0094]

[0095] Sa和IMEP之间为线性关系，两者关系MAP图可基于实验或模拟结果获得，并将该结果存储到控制系统中。

[0096] 根据系统反馈的Sa值，以及Sa和IMEP关系、IMEP和发电量关系，IMEP和发电量关系如图2所示，插值计算燃烧结束后系统应输出的目标发电量W。

[0097] 根据目标发电量W，控制系统控制发电机适时调整实际发电量输出逼近目标发电量,以保证动子运动，实现FPLG的稳定运行。

[0098] 综上所述，本发明实施例所述的基于振动加速度信号的FPLG稳定运行控制方法及系统，通过振动加速度信号判断缸内燃烧平均指示压力，一方面加速度传感器安装方便，可
实时操作性强；另一方面，根据平均指示压力和振动加速度信号特征参数及平均指示压力
和发电量关系，可根据实时燃烧状况决定期望发电量，进而实现FPLG的动子能够达到设定
上止点附近，实现FPLG的稳定燃烧。

[0099] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。

[0100] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0101] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。

[0102] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他
可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方
框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0103] 以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

[0104] 上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人
员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之
内。