基于dSPACE的柴油机电子调速系统建模与仿真

论文摘要

在微电子技术的推动下,柴油机电控技术得到了飞速的发展,如何快速有效的开发柴油机电控单元,满足日益复杂的柴油机控制需求就成为了内燃机工作者的一个重要课题,实时仿真无疑是一种行之有效的方法。本文简述了柴油机模型及柴油机电子调速技术的发展概况,并在此基础上分析了仿真研究的必要性。建立了16V396TE94型增压柴油机的平均值模型,包括柴油机本体模型,增压器模型和中冷器模型。解决了建模过程中遇到的问题,为柴油机电控系统的仿真奠定了基础。本文针对不同的控制策略建立了控制环节的数学模型,并对控制策略进行了研究,给出了其他环节如电磁执行器的模型,并对调速性能的影响因素进行了研究分析。在MATLAB/Simulink仿真软件环境下建立了增压柴油机的仿真模型并进行了校验,同时建立了不同控制器的模型。经验证所建立的各部分模型能够满足仿真试验的要求。dSPACE实时仿真平台是比较成熟的商用仿真平台,作者在此仿真平台上对所建立的柴油机电子调速系统模型进行了实时仿真,并对仿真结果进行了比较分析和验证。本文的研究是柴油机实用ECU开发的前期工作,为应用dSPACE进行硬件在环仿真和实用ECU开发打下了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 柴油机模型的发展及分类
• 1.2.1 柴油机模型的发展概况
• 1.2.2 柴油机模型的分类
• 1.3 柴油机电子调速系统的发展概况
• 1.3.1 柴油机电子调速系统的国内外研究概况
• 1.3.2 控制算法的分析
• 1.4 实时仿真的必要性
• 1.5 本文所做的工作
• 第2章 柴油机建模技术研究
• 2.1 仿真模型的选择
• 2.2 柴油机本体模型
• 2.2.1 气缸气体流量模型
• 2.2.2 平均排气温度模型
• 2.2.3 气缸充气效率模型
• 2.2.4 指示热效率模型
• 2.2.5 摩擦转矩模型
• 2.2.6 指示转矩模型
• 2.2.7 发动机动力学模型
• 2.3 中冷器模型
• 2.4 增压器模型
• 2.4.1 压气机模型
• 2.4.2 涡轮模型
• 2.4.3 增压器动力学模型
• 2.5 算法的选择
• 2.6 本章小结
• 第3章 电子调速系统模型的建立
• 3.1 柴油机电子调速系统的组成及原理
• 3.2 控制环节模型
• 3.2.1 PID控制
• 3.2.2 模糊控制
• 3.3 电磁执行器模型
• 3.4 其他环节模型
• 3.4.1 转速反馈环节模型
• 3.4.2 脉宽输出及功率放大环节模型
• 3.4.3 动态滞后模型
• 3.4.4 供油装置模型
• 3.5 影响调速性能的因素的研究分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 Simulink下的柴油机电子调速系统建模
• 4.1 MATLAB/Simulink软件简介
• 4.2 柴油机仿真模型的建立和校验
• 4.2.1 柴油机本体模块
• 4.2.2 中冷器模块
• 4.2.3 增压器仿真模块
• 4.2.4 柴油机模型的校验
• 4.3 控制环节模型
• 4.3.1 PID控制器模型
• 4.3.2 模糊—PID控制器模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于dSPACE平台的实时仿真
• 5.1 dSPACE实时仿真平台简介
• 5.2 仿真平台的软件环境
• 5.2.1 RTI——代码自动生成下载软件
• 5.2.2 ControlDesk——综合实验环境
• 5.3 仿真平台的硬件组成
• 5.4 快速控制原型开发
• 5.5 硬件在环仿真
• 5.6 实时仿真与结果分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢