柴油机电控单元硬件在环仿真系统设计

论文摘要

摘要：为了进一步降低燃油消耗和减少排放,提高柴油机的综合性能,采用柴油机电子控制方式取代机械式控制方式已成为实现上述目标的有效手段。传统的电控单元的开发方法需要通过大量的台架试验调整系统功能、控制规律和参数,开发过程时间长、成本高,并且台架试验受环境等条件因素制约。本文采用硬件在环仿真技术设计了实时仿真测试系统,为电控单元控制策略研究和功能测试提供了一种有效的解决方案。硬件在环仿真系统采用虚拟仪器技术,利用NI数据采集板卡进行柴油机电控单元与PC机之间的信号采集和数据通信,从而构成闭环系统。PC机实现柴油机模型的实时计算和硬件在环仿真的监控功能。软件开发上采用Matlab/Simulink建立柴油机仿真模型,采用LabVIEW开发监控软件并实现对柴油机模型的调用。本文结合机车用柴油机的技术参数和试验数据,应用MATLAB/Simulink仿真软件建立了增压柴油机的平均值仿真模型(包括压气机、涡轮、中冷器、柴油机本体等子模型),并对模型进行了仿真测试。为达到实时仿真要求,将仿真模型编译成C代码的形式下载到虚拟仪器中运行。论文对不同工况下柴油机模型的仿真结果进行了分析,并与柴油机实际实验数据进行了对比,验证了仿真模型的正确性和可行性。最后,将电控单元接入系统进行了硬件在环仿真实验,并对电控单元的功能和控制策略进行了测试。实验结果证明了硬件在环仿真系统的实时性和精确性满足要求。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 硬件在环仿真技术
• 1.2.1 概念和应用
• 1.2.2 应用在柴油机电控领域的必要性
• 1.3 国内外柴油机电控单元硬件在环仿真研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 2 电控单元硬件在环仿真系统总体方案设计
• 2.1 硬件在环仿真系统总体方案
• 2.1.1 系统构建形式
• 2.1.2 系统建模方案
• 2.2 硬件在环仿真系统硬件设计
• 2.2.1 系统硬件平台组成
• 2.2.2 硬件接口
• 2.3 硬件在环仿真系统软件设计
• 2.3.1 柴油机仿真模型
• 2.3.2 监控软件设计方案
• 2.3.3 软件开发工具选择
• 3 柴油机系统仿真设计
• 3.1 平均值模型概述
• 3.2 柴油机各部分数学模型
• 3.3 数学模型参数的数值处理
• 3.3.1 增压器压气机特性曲线的数值处理方法
• 3.3.2 涡轮特性曲线的数值处理方法
• 3.3.3 平均排气温度的求法
• 3.4 柴油机平均值模型软件程序
• 3.4.1 柴油机各模块程序
• 3.4.2 代数环的解决方法
• 3.4.3 算法的分析和选择
• 4 硬件在环仿真系统监控软件设计
• 4.1 监控软件框架结构
• 4.2 监控软件流程
• 4.3 软件各部分设计
• 4.3.1 柴油机模型调用
• 4.3.2 数据采集和输出
• 4.3.3 用户界面
• 5 系统在环测试及校验分析
• 5.1 柴油机模型仿真结果分析
• 5.2 硬件在环仿真系统实时性分析
• 6 全文总结
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集