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《太原理工大学》 2003年
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发动机电子控制系统的实验研究

韩以伦  
【摘要】:汽车电控技术是影响和制约我国汽车工业发展的一个重要因素,因此在我国制定的汽车工业与技术发展规划中,均把电控技术列为重点研究开发的项目,国家“973”计划也把汽车电控技术列为优先发展的重要方向。 465发动机电控系统的丌发是太原理工大学与太原理工天成计算机有限责任公司合作开发的项目。着眼于未来能源的需要,同时开发代用燃料发动机的电控系统。 本项目也是山西省科学基金《基于模糊神经网络的发动机先进控制方法的实验研究》的资助项目。 电控单元的软硬件开发技术作为电控系统开发的关键技术,被严格保密,公开的资料很少。因此,本文选择以德尔福4缸微型车发动机电控系统为研究对象分别进行软、硬件的剖析。 硬件的剖析主要包括:分析汽车传感器的工作原理、输入/输出特性;分析执行机构的工作特性;重点是电控单元的分析,了解电控单元的基本结构,对传感器输入调理电路和执行器驱动电路进行分析,对微控制器的型号进行分析,从而获得电控单元硬件的基本设计技巧。 软件的剖析主要采用汇编语言的反汇编技术,对该软件的总体结构,进行划分,逐行注释。分析该软件的总体结构、控制的总体结构和各种控制算法,对喷油控制程序进行了重点研究。从而获得电控软件的基本设计技巧。 发动机的控制理论的应用分析。本文分析了传统的PID控制理论在发动机控制中的优缺点。研究了智能控制理论在发动机控制中的应用,(1)CMAC神经网络控制在发动机喷油控制中应用;(2)模糊控制在怠速工况和部分负荷工况控制中应用;(3)专家系统在发动机控制中的应用。根据发动机控制的特点和要求,提出了基于专家系统的多方法仿人智能集成控制方法,可以对发动机进行全方位、全工况的控制。 影响发动机性能的主要因素是空燃比,因此,本文对发动机在各种工况的控制策略进行了详细的研究和讨论。采取的控制策略有:起动工况进行开环控制,怠速工况进行速度反馈控制,部分负荷工况进行理想空燃比控制,功率工况的进行最大输出功率控制,变速工况进行补偿控制。 采取多方法的控制策略可以使得发动机有良好的经济性、动力性和排放。 为了对发动机的控制机理进行深入研究,开发以单片机为控制器的电控系统,研 太原理工大学博_L学位论文 究新的控制方法和控制策略,本文根据发动机的特点和发动机控制原理,参考国外的 电控系统的结构,设计了汽车传感器的模拟和数字输入信号的调理电路和执行器驭功 电路,以研华PCL一1800高性能数据采集板外设为基础,建立了以尸C机为控制器的发 动机硬件模拟控制系统。利用PC586作为控制器,利用它的速度快、存储能力强的优 点,方便快速的修改程序中的缺点,有效的提高电控软件的开发效率。 本文研究了软件的设计方法,电控软件决定采用模块化技术和实时多任务控制机 制。模块化设计可以有效的提高软件的设计效率,提高软件的可靠性。发动机抓‘制刊- 实时性要求很高,将发动机的所有控制任务,按照任务的功能、执行频率、实时性划丫 分为相对独立的子程序,按照实时性要求,分时执行。这样可以有效提高系统的动态 特性和控制精度。 控制软件采用C语言和MAT仁AB语言混合编程,怠速模糊控制器和部分工况模糊 控制器用MATLAB软件的模糊逻辑工具箱开发。电控软件的开发采用了计算机辅助设 计技术,利用MATLAB/s imulink对软件的整体结构及各个模块进行了仿真,保证了软 件的可靠性。 本文研制了基于PC的发动机台架实验自动测试系统,该系统可以实时显示和实 时监控发动机的各种工作参数,并且能够自动记录和存储。该系统的应用不仅减少了 实验费用,而且有效的提高了工作效率。 本文设计了基于MATLAB的硬件在环模拟仿真系统,可以对系统的软硬件进行测 试和验证,为系统的设计提供了先进的开发平台。 实验仿真和模拟试验表明:所开发的电控软件采用的设计方法和控制策略可以了J’ 效实现对发动机的控制。 在以上工作的基础上,以实用性为目标,本文设计了基于单片机的电控软硬件系 统。该系统可以进行发动机的模拟控制,具有较高的应用价值。 最后本文研究了电控软件的先进开发技术。(l)高级C语台’和汇编语言的混召编 程,可以有效的提高编程效率;(2)利用MATLAB实时工作组RTw(Real一Tim。、一w。rk、rl、,s,) 转换功能,可以使得在MATLAB环境下开发的软件适用于各种微处理器。复杂的电扮软 件的编程问题可以极大的简化。 总之,本文的工作为发动机实用电控系统的开发,奠定了良好的基础。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:U464

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【引证文献】
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【二级引证文献】
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