基于ARM+DSP嵌入式仿真平台的柴油主机建模研究

论文题目: 基于ARM+DSP嵌入式仿真平台的柴油主机建模研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 王华英

导师: 黄学武

关键词: 主机建模,嵌入式系统,半实物在环

文献来源: 上海海事大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本课题源于交通部重点投资“多模式机舱模拟器”实验室建设的子项目。该子项目构筑了一个由主机气控操作图示管理系统和模拟螺旋桨组成的“半实物在环(Hardware-in-the-loop，HIL)”仿真模型，形式上既可以与SMSC-2000大型轮机模拟器联网，也能自成系统进行实时仿真。该子项目在天津理工大学、浙江交通职业技术学院以及多个航海培训中心得到推广应用，研究生攻读期间本人参与了该主机半实物在环仿真模型的研究，气控操作部件的故障模拟和训练软件的开发。 项目建设的在线闭环仿真系统由工控机、主机气控屏图示系统、电子调速系统、集中控制台及驾驶室操纵台等组成。本课题研究的重要工作之一就是建立柴油主机的数学模型。论文通过对常用的柴油机动态过程建模方法的分析，在准稳定法和模块化方法相结合的基础上，建立数学模型、PID控制模型和风浪扰动模型，并利用MATLAB/Simulink编辑柴油主机模型，然后参照实船的特性曲线校核修正模型。 船舶仿真系统中，一般采用工控PC机作为仿真计算机，但是工控PC机在提高实时性和精确度方面受到很大约束。为此，本交通部重点实验室两年前在提升仿真平台技术方面开展了实质性的研究，建立了ARM+DSP嵌入式仿真平台、移植了μC/OS-Ⅱ。目前，配合仿真平台基础性研究，对自行研制的ARM+DSP双核嵌入式仿真系统，进行了综合评估和测试。本课题重要工作之二，是综合使用了MATLAB、CCS等软件工具，将MATLAB/Simulink建立的柴油机模型通过RTW工具转化成本项目所需的C语言，接着在CCS编译环境下对转化的C代码进行改写及编译，最后把柴油主机程序移植到ARM+DSP嵌入式仿真平台，进行实用性评估。 在仿真技术提升的研究期间，本课题得到了上海市教委科技项目“多模式船舶机舱过程控制仿真及系统性能评价”(编号：03IK14)和交通部通达计划“嵌入式仿真系统在船舶中应用基础研究”项目(编号：200432981007)的资助，并且“柴油机主机嵌入式仿真系统”和“嵌入式实时仿真平台”已经申请国家专利并获得受理，受理号分别为200520040225.6及200510025331.1。 本课题成功地在ARM+DSP的嵌入式仿真平台上实现了柴油主机机理仿真模型以及系统各部分间的通信，并通过SPI接口控制外部的模拟电机，完成了半实物在环(HIL)的实时仿真，迈出了具有开拓性的一步，具有潜在的经济效益。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 本课题的理论意义及实用价值

1.3 本课题的主要研究内容

第二章 仿真对象、流程和建模方法

2.1 仿真对象

2.2 基于工控PC机的柴油主机仿真

2.3 柴油主机建模方法

2.4 柴油主机仿真流程的概述

2.5 本章小结

第三章 柴油主机的建模与MATLAB仿真

3.1 相关仿真软件的概述

3.1.1 MATLAB简介

3.1.2 Simulink

3.1.3 S-函数

3.2 柴油主机建模与仿真

3.2.1 喷油装置模型

3.2.2 柴油机本体模型

3.2.3 排气管模型

3.2.4 涡轮增压器模型

3.2.5 中冷器模型

3.2.6 扫气箱模型

3.3 MATLAB仿真结果

3.4 本章小结

第四章 柴油主机控制系统及风浪扰动的仿真

4.1 柴油主机控制系统

4.1.1 PID的控制原理

4.1.2 PID控制参数的整定

4.1.3 “饱和”作用的抑制

4.1.4 PID仿真结构图

4.2 风浪扰动的仿真

4.3 本章小结

第五章 柴油主机模型的移植

5.1 RTW简介

5.1.1 RTW工作原理

5.1.2 RTW自动建造程序过程

5.2 RTW设置

5.2.1 Target configuration选项的设置

5.2.2 TLC debugging选项的设置

5.2.3 General code generation options选项的设置

5.2.4 General code appearance options选项的设置

5.2.5 GRT code generation options选项的设置

5.3 柴油主机模型的移植

5.3.1 编译环境的选择

5.3.2 文件的构成

5.3.3 基于x86平台的柴油主机模型代码分析

5.3.4 基于嵌入式仿真平台的柴油主机模型代码

5.4 测试移植代码

5.5 本章小结

第六章 柴油主机模型应用于嵌入式仿真平台的探索

6.1 嵌入式仿真平台简介

6.2 基于嵌入式仿真平台的柴油主机仿真系统总体结构

6.3 嵌入式仿真平台的硬件模块

6.3.1 嵌入式仿真平台的核心部件

6.3.2 人机接口模块

6.3.3 电机控制驱动模块

6.4 柴油主机仿真程序在嵌入式仿真平台上的实现

6.5 柴油主机仿真程序的运行结果

6.6 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 课题工作和结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录一 主要符号说明

附录二 6L80MC柴油机主要试验数据

附录三 6L80MC柴油机特性曲线

附录四 部分C MEX S-函数程序代码

附录五 VTR564涡轮特性曲线图

附录六 VTR564压气机特性曲线图

附录七 嵌入式系统的仿真界面

发布时间: 2007-01-16

参考文献

• [1].校园网网络服务与主机监控系统的研究与实现[D]. 李仲.华南理工大学2012
• [2].基于ARM+DSP实时图像处理系统的研究[D]. 郎培.天津理工大学2007
• [3].主机虚拟拆装智能评估算法的研究[D]. 杨世涛.大连海事大学2013
• [4].基于主机的行为分析取证技术研究[D]. 库金龙.中原工学院2011
• [5].NFC主机卡模拟实现及其应用研究[D]. 陈丽虹.电子科技大学2015
• [6].基于关联规则的网络及主机混合型入侵检测研究[D]. 韦博华.广西大学2015
• [7].树型网格中基于集合主机的作业调度子系统的设计与实现[D]. 杨司公.哈尔滨工业大学2012
• [8].主机远期结售汇软件系统的设计和实现[D]. 潘金国.吉林大学2007
• [9].船舶柴油主机数学建模及电站仿真仪表的研究[D]. 孟威.大连海事大学2009
• [10].主机监控系统性能管理平台的设计与实现[D]. 吴瑕.电子科技大学2010

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标签：主机建模论文;  嵌入式系统论文;  半实物在环论文;