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龙图腾网获悉哈尔滨工程大学申请的专利基于卡尔曼滤波估计的高压共轨系统喷油量的方法及串级闭环控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116816530B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310686261.2，技术领域涉及：F02D41/38；该发明授权基于卡尔曼滤波估计的高压共轨系统喷油量的方法及串级闭环控制方法是由费红姿;王六平;刘冰鑫;尹克奔;韩圣设计研发完成，并于2023-06-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于卡尔曼滤波估计的高压共轨系统喷油量的方法及串级闭环控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了基于卡尔曼滤波估计的高压共轨系统喷油量的方法及串级闭环控制方法，属于柴油机燃油系统控制技术领域，基于轨压调整喷油量方法，考虑到工程应用中的噪声、不确定干扰及模型非线性等问题，本发明采用串级闭环控制方法，该串级控制包括喷油量闭环和轨压闭环，喷油量闭环中基于卡尔曼滤波的方法实时估计喷油量，将实时估计的喷油量作为反馈用于喷油量闭环控制。同时通过实时估计的喷油量计算出目标轨压，目标轨压作为输入对轨压闭环进行控制，共轨的压力为轨压闭环的输出和反馈。本发明能够实现高压共轨系统在不同工况下的喷油量闭环控制，从而有力的保证循环喷油性能的一致性和可靠性。

本发明授权基于卡尔曼滤波估计的高压共轨系统喷油量的方法及串级闭环控制方法在权利要求书中公布了：1.基于卡尔曼滤波估计高压共轨系统喷油量的串级闭环控制方法，其特征在于，该方法由喷油量闭环和轨压闭环构成， 步骤S1，采集高压共轨系统共轨管的压力信号； 步骤S2，以轨压闭环输出的共轨管压力p为卡尔曼滤波器的输入，应用基于卡尔曼滤波估计高压共轨系统喷油量的方法得到本次喷油量观测值 步骤S3，以估计的喷油量作为反馈构成喷油量闭环，将目标喷油量Vobj与估计的喷油量相减，得到的喷油量误差△V输入到喷油量闭环控制器中，喷油量闭环控制器的输出为目标轨压的变化量ΔPobj； 步骤S4，目标轨压的变化量ΔPobj加上初始设定轨压P0，得到当前的目标轨压Pobj； 步骤S5，目标轨压Pobj与反馈的共轨压力p之差输入轨压控制器，轨压控制器输出为燃油计量阀的开度，控制燃油经过喷油泵再到共轨管，共轨管压力p为轨压闭环的输出和反馈； 步骤S2中，基于卡尔曼滤波估计高压共轨系统喷油量的方法具体步骤如下： 1根据燃油系统流动过程，建立基于瞬时共轨压力的喷油规律非线性数学模型： 所述基于瞬时共轨压力的喷油规律非线性数学模型为： 式1中，p为共轨管瞬时压力，Qinj为喷油率； 式2中，Cleak为燃油泄漏系数，取为常数；Vc为共轨管容积；△Vp为共轨管容积变化量，与共轨管瞬时压力p有关； 2构建状态空间模型： 选取共轨压力p、喷油率Qinj、喷油率的变化率三个变量作为状态变量，即x1＝p，x2＝Qinj，近似为常数，因此有根据式1，可以得到系统的非线性方程： 式3中，y为系统的测量输出，即瞬时压力p； 将式3写成状态空间形式： 3对连续的状态空间模型4进行离散化： 设采样步长为△t，状态变量x在tk-1时刻的导数可近似表示为： 将tk、tk-1用k、k-1代替，式5可以写成： xk＝xk-1+△t·fxk-16 这里向量此时， 则离散状态空间模型可表示为： 4在模型中考虑过程噪声wk和测量噪声vk，则式8可写为： 式9中，wk与vk为互不相关的零均值高斯白噪声，wk＝[w1kw2kw3k]T，vk为标量；定义wk与vk的协方差矩阵分别为Q和R，其中Q是3×3维对角阵，Q＝diag[q1q2q3]，R为标量，R＝r；设xk的估计值为根据卡尔曼滤波算法， 5对非线性模型进行线性化： 在采样时刻k，设xk的估计值为根据卡尔曼滤波算法，分为先验估计值为和后验估计值 状态变量xk在k-1时刻的后验估计值因此在wk-10＝0处，对xk＝gxk-1,wk-1进行泰勒级数展开，省略二阶及以上的项，得到状态方程的近似线性化表达： 式10中，Ak-1和Mk-1为xk在处的雅可比矩阵，即： 将式7带入到式11中，得到 Mk-1为定值： 6基于卡尔曼滤波的高压共轨系统喷油量最优估计： 设定初值和P0+，协方差矩阵分别为Q和R，首先从k＝1时刻进行时间更新： ①利用离散状态空间模型8计算先验估计值 ②在处，计算雅可比矩阵Ak-1和Mk-1； ③计算先验估计值协方差矩阵Pk-： Pk-＝Ak-1Pk-1+Ak-1T+Mk-1·Q·Mk-1T15 ④计算卡尔曼滤波增益 Kk＝Pk-CkT[CkPk-CkT+R]-116 ⑤在第k时刻，测量值yk与先验估计值之差作为反馈，对最优估计系统进行修正，得到后验估计值 式17得到k时刻后验估计值中的即喷油率的最优估计： ⑥计算后验估计误差协方差矩阵Pk+： Pk+＝I-KkCkPk-I-KkCkT+Kk·R·KkT19 根据式14～式19进行循环，不断更新后验估计值和后验估计误差协方差矩阵Pk+； 7喷油量在线实时估计： 根据喷油率的估计值在喷油阶段进行求和，得到本次喷油量的估计值 其中，k1为喷油开始时刻，k1为喷油结束时刻,△t＝k2-k1为喷油持续时间。

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