一、电子调速器与涡轮增压柴油机配机性能测试方法的研究(论文文献综述)
张晓亮,靳源锋,李林书,孙勇,云炎[1](2021)在《关于主机用TBD620V16柴油机限制特性油量标定的研究》文中研究表明通过对TBD620V16柴油机限制特性曲线的适用性验证,及其配置海茵茨曼电子调速器油量标定技术的研究,在对几种可能方法的验证比较后,形成了针对该型柴油机的限制特性油量标定的可行方法。通过该方法正确设置柴油机各转速功率,可避免柴油机出现部分工况下转速异常,或超负荷运行而导致排温高、拉缸等故障。
李兵权[2](2021)在《船舶航行条件对智能船主机运行状态的影响研究》文中认为随着船舶智能化的发展,船舶智能系统在航行中扮演越来越重要的角色,要实现在复杂环境条件自主航行,智能系统需要在大量经验数据的基础上对主机进行操控。本文通过建立实船环境下的智能船主机仿真模型,研究航行条件变化对主机运行状态的影响,为船舶智能系统在复杂海况时分析决策提供理论依据,保证主机和船舶的安全运行。本文根据低速机建模原理在MATLAB/Simulink中建立了“智能船舶1.0”研发专项中超大型油轮智能示范船主机容积法模型,包括气缸工作过程、进排气系统、涡轮增压系统、中冷器和液压驱动排气阀模型。将推进特性下修正后的4个稳态工况的模型仿真结果与试车实验值进行了对比分析,证明了建立的主机稳态仿真模型具有一定的精度。本文介绍了智能船主机试车实验,包括实验方案设计、实验过程以及部分实验结果,重点介绍了缸压曲线的测试及处理过程。介绍了船舶试航试验包含的项目,设计了智能船试航试验数据的初步整理和二次筛选方法,并举例说明了数据处理方案的正确性。对比试车实验和试航试验主机运行条件,从船舶运行储备、环境参数以及主机输出平衡三个方面,定性分析了两次试验主机性能存在差异的原因。在智能船主机稳态模型的基础上,建立了包括负载、轴系转动平衡以及调速器在内的主机动态仿真模型。利用试航试验数据对环境参数进行了修正,增加了船舶运行储备模块,并选取一段试航试验中主机加速过程数据,对模型进行了验证。在此基础上,设计了9组船舶航行条件逐渐恶化的仿真实验,研究污底、风、浪、环境因素等条件对加速过程中主机性能的影响。本文的研究工作对船舶智能系统在复杂环境对主机操控程序的设定和船员在复杂环境的对船舶的操纵具有重要的参考价值。
沈浩生[3](2020)在《面向轮机模拟器的船用大型二冲程柴油机建模方法研究》文中指出本文以建立一类能够同时满足轮机模拟器对仿真速度与仿真精度要求的船用大型低速二冲程柴油机工作过程数学模型为课题中心内容,重点研究了船用大型压气机质量流量与等熵效率的建模方法以及发动机平均值模型无法预测缸内压力的解决方法,同时结合作者多年的实际项目开发经验,对轮机模拟器中主机仿真系统的开发流程与实施方案进行了详细的介绍与总结,对其中涉及到的关键技术进行了探讨,完成了理论向实践的转换。压气机模型对于涡轮增压发动机整机模型的稳态仿真精度与瞬态响应能力均具有重要的影响,而目前文献中尚无关于各类压气机质量流量与等熵效率模型在船用大型压气机中的适应性对比研究。为了揭示它们在船用大型压气机不同工作区域的预测精度与外推能力,并更好的服务于轮机模拟器中主机仿真系统的开发,以两台具有不同尺寸、流量范围与转速范围的船用大型压气机为研究对象,对比、分析了一些经典的以及近些年所提出的压气机质量流量与等熵效率模型对压气机性能图谱中已有样本数据点的预测精度以及向非设计工况区域的外推能力。在所得到的对比分析结果基础上,总结了各类压气机模型的优势与劣势,凝练了若干指导性意见,可供同领域的科研人员参考。此外,还提出了一种基于涡轮机械Euler方程的压气机叶片直径估算方法,该方法仅需利用压气机的性能图谱作为输入数据。在以A270-L59型、TCA88-25070型与TCA55型这三台具有不同尺寸大小的船用大型压气机为测试对象时,估算结果的相对误差不超过1%,展现出了令人满意的估算精度。针对查表法外推结果不可靠以及单一的曲线拟合法在压气机不同工作区域的预测与外推精度不一致的问题,提出了一种压气机质量流量的分区域建模方法。该方法以压气机的性能图谱为基础,首先通过定义区域划分标准,将其整个工作区域划分为设计工况区、低转速区、高转速区与低压比区,然后为每个区域选择预测或外推精度最高的模型。为了防止压气机的运行点在由其它区域进入低压比区时可能出现的不连续间断点,应用了一种曲线融合方法,可保证等转速线的平滑过渡。该建模方法充分利用了已有压气机质量流量数学模型的优势,既能够准确地预测设计工况区域内的已有样本数据点,又能够合理、稳健地外推至非设计工况区域。对Hadef等熵效率模型进行了改进,即利用压气机性能图谱中已有的等转速线将“质量流量-实际消耗比焓”平面划分为若干区域,再分别进行模型参数的校正,因此能够更加准确地描述压气机在不同转速范围内的工作特性。相比原模型,改进后的Hadef等熵效率模型能够有效提升对性能图谱中已有样本数据点的预测精度,同时展现出了令人满意的外推能力。在MATLAB/Simulink仿真环境下,以MANB&W7S80ME-C9.2型船用大型低速二冲程柴油机为研究对象,建立了主机工作过程仿真模型。给出了一种模型参数的校正方法,能够有效平衡主机仿真模型在各负荷条件下的仿真精度。通过开展稳态与瞬态仿真实验,验证了主机工作过程数学模型的正确性与合理性。对发动机平均值模型进行了简化,移除了主机工作过程数学模型中用于计算扫气箱内工质温度的微分方程,并假设扫气温度时刻等于空冷器的空气出口温度,经验证该简化方法并不会对主机各主要性能参数的稳态仿真精度与瞬态响应能力造成明显影响,从而可在一定程度上加快主机仿真模型的计算速度,同时为轮机模拟器中其它机电设备数学模型的细化提供空间。根据二冲程柴油机在换气过程中缸内压力曲线的特点,对一类适用于四冲程火花塞点燃式发动机的气缸压力解析模型进行了修正,即利用两个线性函数来计算换气过程的缸内压力,使之可适用于船用大型二冲程柴油机。为了取得令人满意的预测精度,利用实船测量数据与容积法模型生成的仿真数据对气缸压力解析模型中的模型参数进行校正,包括压缩与膨胀多变过程的多变指数、压缩多变过程参考点的温度与压力、燃烧效率系数以及Wiebe函数中的模型参数。将校正后的气缸压力解析模型与平均值模型相耦合解决了平均值模型无法预测缸压曲线的缺点,通过与实测示功图相对比,可发现能够很好地模拟船用大型二冲程柴油机工作循环内各阶段缸内压力的变化趋势以及较为准确地预测压缩压力与爆发压力及其曲轴转角位置。通过调整气缸压力解析模型与平均值模型的计算频率,解决了二者计算速度不一致的问题,实现了二类模型的同步。相比“容积法-平均值”混合模型,所建立的“气缸压力解析模型-平均值”混合模型在取得相近仿真速度的前提下,能够更加真实地反应缸内压力的瞬态响应过程。最后,以建立与验证的船用大型低速二冲程柴油机工作过程数学模型为基础,开发了超级大型油轮轮机模拟器中的主机仿真系统,并基于WPF技术完成了相应二维仿真界面的设计与制作,实现了分辨率自适应与局部缩放这两类实用功能。此外,对仿真界面程序与仿真模型程序的运行与刷新机制进行了优化,提升了仿真系统的运行流畅性与实时性。
胡天杰[4](2020)在《基于模型的ECU硬件在环仿真研究》文中研究表明随着汽车电控技术的快速发展,环境问题的出现以及人们对汽车经济性、舒适性的高要求,促使人们对控制系统的需求越来越多,使得控制系统面临各种各样的考验,同时也加大了对控制系统测试的难度。随着汽车V模式开发流程的提出,以快速、准确、分工明确等优势使得V模式开发流程运用越来越广泛,硬件在环仿真系统作为V模式中关键的一环,在测试过程中发挥着重要的作用。ECU作为控制单元,影响着汽车的各种性能,随着电子技术发展,控制技术越加复杂,为了减少ECU测试周期、减少台架试验减低开发成本等问题,ECU硬件在环测试技术不仅弥补了传统测试的不足,还可提高测试效率减低测试风险。研究基于ECU硬件在环测试功能需求,分析并提出了基于自主PC主控器的低成本硬件在环测试系统,系统以某4缸高压共轨柴油机为研究对象,设计了基于控制需求的实时柴油机模型、高压供油模型。并通过NI FPGA USB7845r搭建信号I/O功能模块,与自主设计BOB面板和控制器连接。虚拟柴油机用于模拟台架柴油机的运行情况,是ECU硬件在环测试仿真平台的重要部分。该模型基于控制需求,基于AVL/CRUISE M软件设计了柴油机空气系统、缸内喷油燃烧系统等。通过Matlab/Simulink仿真软件设计了柴油机模型所需的供油系统包括燃油计量单元、高压油泵、共轨管等模块,并完成模型自动生成库与模型库下载导入。设计模型在测试中能模拟发动机运行情况并且满足硬件在环精度和实时性的要求。课题基于PC机主控制器和NI FPGA板卡双处理器,搭建了系统的主要软硬件架构。通过LabVIEW FPGA模块解析控制器信号,并对信号进行采集和处理与PC上位机虚拟模型进行通讯连接。利用此平台实现了模拟信号生成与采集,数字信号识别等功能,并与上位机模型通讯连接,并进行控制效果的硬件在环试验。试验测试表明课题研究的ECU硬件在环测试系统有效且合理可行,再进一步完善后能达到良好的实用性。
夏冲[5](2020)在《船用低速柴油机高压SCR系统运行匹配性能分析》文中进行了进一步梳理选择性催化还原(SCR)技术是净化船舶氮氧化物(NOX)排放,使之达到国际海事组织(IMO)Tier III标准的最有效途径。但船用低速机燃用高硫重油、排气温度低等情况,极大恶化了SCR系统的工作环境。以6S46ME-B船用低速柴油机高压SCR系统为研究对象,本文开展了SCR系统工作过程影响因素、尿素喷射控制、配机方案及主机调制等方面的研究,以期解决高压SCR系统船舶应用的理论问题。本文主要工作及结论如下:(1)开展了船用SCR系统工作过程影响因素及尿素控制策略研究。基于表面脱硝反应等理论,构建了SCR反应模型,分析了废气温度、废气流量、反应器尺寸、单位面积孔密度、氨氮比和废气硫含量对SCR系统工作过程的影响规律。其次,基于SCR反应模型,构建了开式和闭式尿素控制SCR模型,从NOX转化率、氨逃逸(NH3-slip)、尿素溶液喷射量等方面验证了模型的准确性。(2)开展了高压SCR系统配机方案研究。利用一维GT-power仿真软件,首先构建了低速柴油机模型,并验证了模型的精确性,然后在其基础上搭建了主机瞬态模型,以加载和减载的方式进行了对比验证。其次,基于低速柴油机模型,将尿素控制SCR系统嵌入主机排气系统中,并分析了高压SCR系统匹配及切换过程对涡轮/增压器、主机及SCR系统自身的影响规律。最后,基于主机瞬态模型,分析了尿素控制高压SCR系统配机的动态性能以及反应器的热惯性。研究发现:1)高压SCR系统在切换过程中,采取逐渐切入和逐渐切出的调制方案,效果较好。2)高压SCR系统匹配主机稳定运行后,主机排气背压明显增大、油耗略微升高、功率稍下降。例如:在100%负荷,主机排气背压升高约7.2k Pa,油耗升高约0.4g/k W·h,升高率为0.23%。3)在逐渐加载过程中,尿素控制高压SCR系统配机的氨氮比(NSR)采用0.77-0.85-0.90-0.90的喷射方案时,NOX加权比排放量为2.78g/(k W·h),能满足IMO Tier-III法规要求。此时,系统的NH3-slip分别为3.23ppm、13.48ppm、33.18ppm和46.09ppm。4)高压SCR反应器的热惯性主要体现在主机低负荷运行期间。(3)开展了以高压SCR系统为导向的主机调制方案研究。构建了高压SCR系统配机调制模型,分析了高硫、低硫废气条件下高压SCR系统配机的减排效果,明确了高硫条件下匹配高压SCR系统的主机调制方案。研究发现:1)低硫废气条件下,SCR系统减排效果能满足Tier III法规要求,而在高硫废气条件下很难满足Tier III法规要求。2)高硫废气条件下匹配高压SCR系统后,主机仅需要将低负荷的废气温度提高到320℃以上,且低负荷下扫气旁通(CBV)方案(开度为0.4,放气量为进气总量的11.2%)和废气旁通(EGB)方案(开度为0.6,放气量为废气总量的12.17%)均能满足了Tier-III排放法规要求。3)CBV调制方案在主机油耗和功率上要略优于EGB调制方案。
于辉[6](2019)在《船用发电柴油机及其控制系统的数学建模与仿真研究》文中指出目前,船舶大都使用柴油发电机为其电网提供电力支持,而柴油机作为动力输出部件,其性能的优劣直接影响着电网稳定性。为保证电网稳定性,本文以柴油发电机系统为研究对象,对其进行数学建模和仿真研究,并对其调速系统的控制方式进行了改进,以期能改善调速效果。本文主要完成了以下工作。首先,在参阅发电柴油机专业文献的基础上,选用平均值法建立了适用于控制研究的数学模型。通过模型运行数据与台架数据进行比较,验证了模型的正确性。其次,为了优化发电柴油机调速效果,提高发电机的供电品质,对电子调速器控制单元进行了优化设计。针对PID控制单元参数固定的缺点,选用模糊控制对参数进行调节。由于在偏差较大或较小时,模糊控制存在的控制精度较低的缺点,选择用变论域的方式来优化模糊控制单元的输出,最终实现优化控制的效果。为检验新型控制单元能否在实际工况下完成调控任务,实现转速调控优化,通过Simulink搭建了船舶柴油发电机系统整体仿真模型,设置了不同负荷变动状况和短路故障仿真试验。由仿真输出结果比较可知,新型控制单元在不同状况下的调速效果符合相关要求,且在缩短调节时间和减小瞬时变动率方面强于PID控制单元。最后为实现模型应用,通过VC++编写了模型程序以及启停控制程序。以此为基础,针对考试系统考题种类不够完善的缺点,基于智能考试平台,编写了柴油发电机系统考试相关试题,对考试题库内容作了补充,进一步完善了柴油发电机系统在模拟器中的教学培训应用。
况涪洪[7](2013)在《柴油发电机组数字式电子调速器设计与研究》文中指出随着国民经济的高速发展,柴油发电机组作为一种机动灵活供电设备,广泛应用于通信、银行、宾馆、机场等重要部门,可作为应急备用电源,也可作为舰船等其他应用场合的主电源。目前我国的柴油发电机组数字式电子调速器研究应用较少,一般应用模式电子调速器。随着电子技术的发展,将高性能的数字控制芯片应用在柴油发电机组控制系统中是提高柴油发电机组运行精度的主要措施。本文在分析柴油发电机组工作原理的基础上,选用飞思卡尔16位高性能单片机为控制芯片,设计功能强大、扩展性强的电子调速器硬件。包括转速、冷却水温度、大气温度、压力等信号的处理电路,功率输出电路和CAN总线通讯电路。根据不同的成本需求,结合两种执行器,探讨三种控制策略的可行性。在软件设计中采用模块化、层次化的编程思想,完成不同控制策略程序的编写,使系统的可移植性、可靠性得到保证。通过模拟实验,程序的控制功能能正常实现。为了检验不同策略的控制效果,在D6114柴油机上进行配机实验。通过用LABVIEW编写的上位机软件进行通讯和状态监控,以在线标定的方式实时调整控制参数,优化控制效果,并进行加、减载试验,实验结果表明柴油发电机组数字式电子调速器能达到一级调速精度。
张红光[8](2012)在《柴油机电子调速复合控制策略研究》文中研究指明随着电子控制技术的不断发展,柴油机的整体性能得到了大幅度改善。调速控制策略作为电子控制技术的核心,成为众多学者争相研究的对象。传统PID控制技术发展至今,一直占据着电子控制领域的主导地位。但随着人们对柴油机性能要求的逐步提高,结构日益复杂,传统PID在对非线性、动态特性时变的系统进行控制时,表现出一定程度上的不足。因此,研发先进的控制策略,并与传统PID相结合,发挥各自的优势,是目前柴油机电子调速控制技术的发展趋势之一。复合控制策略的研究很好的弥补了传统PID的种种缺陷,在柴油机电子调速中得到了快速发展。通过不同控制算法的结合,解决彼此存在的缺陷,以一种结构复杂、控制稳定,更加智能化的复合形式呈现出来,具有良好的发展前景。本文主要开发了BP-PID和PID前馈-反馈两种复合控制算法,并在MATLAB/Simulink环境下,选取合适的模块搭建了控制系统仿真模型、柴油机电磁执行器仿真模型以及柴油机数学模型。为了验证BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略的适用性和优越性,分别进行了柴油机电磁执行器复合控制仿真、执行器实体试验以及柴油机转速离线仿真试验。通过与传统PID控制的对比分析,验证了BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略在减小超调量、提高柴油机动态特性、抵抗外界干扰等方面,具有良好的效果。本文采用dSPACE仿真平台搭建了柴油机复合控制硬件在环仿真系统,并进行了试验。对比结果分析显示,BP-PID、PID前馈-反馈复合控制策略的仿真效果较好,且通过试验过程中的反复调试,使两种控制算法得到了进一步的优化。最后,以D6114柴油发电机组为平台,从柴油机空载启动、负载突变两方面进行配机试验。结果证明在非线性、时变性复杂工况下,BP-PID控制的稳定性、抗干扰性能优于传统PID控制,具有良好的调速控制性能。
宋百玲,常青,宋恩哲[9](2011)在《基于dSPACE柴油机电子调速系统硬件在环仿真研究》文中认为跟据平均值原理建立了增压柴油机进气系统、增压器、扭矩计算、喷油泵、柴油机动力学和排气系统的数学模型,根据所建立的数学模型,应用Tesis DYNAware建立了增压柴油机参数化仿真模型。利用所建立的仿真模型、dSPACE仿真平台、接口设备、真实的柴油机电子调速系统和真实的执行器设计,实现了柴油机电子调速系统硬件在环仿真平台,并进行了起动、调速功能验证,仿真结果与配机实验值的比较,结果表明仿真测试平台精度高、实时性好、测试工况完整、功能完备、通用性强。
蒋方毅[10](2009)在《基于模型的柴油机硬件在环仿真与控制研究》文中认为随着发动机技术的不断发展和进步,发动机电子控制系统的功能和数量变得越来越多,开发过程变得也越来越复杂。基于模型的设计方法是一种普遍适用的设计方法,它的意义在于:用虚拟模型描述系统中相对应的每一部分的物理原型,并在一个软件或硬件环境中对整个系统进行仿真,以便及时做出设计改进。采用基于模型的设计方法可以有效的降低开发成本、提高开发效率。本文在广泛研究文献的基础上,借鉴和吸收了他人的工作经验,综合采用多学科领域的先进理论和技术,采用基于模型的设计方法对发动机硬件在环仿真系统和控制策略进行设计和研究。硬件在环仿真系统是发动机电控系统开发中一种非常有效的辅助工具,它为电控系统的开发提供了便利的开发环境。发动机模型是硬件在环仿真系统的核心,合理的建立发动机模型是实现仿真系统的基础和关键。本文建立了柴油机的平均值模型,模型由微分方程和经验方程组成,包括压气机、涡轮增压器、进排气系统、气缸等基本子系统,模型的特点是突出实时性应用。在MATLAB/Simulink环境下实现了柴油机模型的开发。仿真结果表明,该平均值模型计算精度较高、运算速度快,较好的反映了发动机的静、动态性能,为发动机控制系统的开发提供了一个良好的开发环境和研究对象。针对发动机硬件在环仿真系统开发过程中存在的软件编写繁琐、需要专用的硬件系统、通用性差、可扩展性差等不足,本文采用由图形化的开发软件MATLAB/Simulink和基于通用PC的Linux RTAI目标环境组成的快速仿真原型开发系统。该系统充分利用了自动代码生成功能,大大减轻了用户的编程工作量,并充分发挥通用PC硬件的高速运算和I/O吞吐能力,具有实时性强、扩展性好、成本低廉的特点。为发动机硬件在环仿真和电控系统等的开发提供了一个高性价比的实时快速开发平台。建立了一个基于循环的共轨燃油系统平均值模型,根据PID控制算法的特点,改进了一个非线性PID控制算法,在Simulink环境中研究了共轨轨压的闭环控制仿真。仿真结果表明,该算法具有根据系统偏差参数自调节的特点,能在不降低系统响应速度的条件下有效地减少系统的超调量。以P型机械喷油泵为研究对象,采用电磁执行器作为执行器,设计了机械执行机构和以高性能32位处理器为核心的柴油机电子调速系统。采用串级PID控制算法进行调速控制,实现了电子调速控制系统的开发。通过硬件在环仿真实验验证了电子调速器设计的可行性和控制算法的正确性。针对发动机非线性突出的特点,运用现代智能控制技术和PID相结合的方法,建立了CMAC-PID复合控制器来实现发动机的调速控制。仿真研究结果表明,CMAC-PID控制器充分发挥了神经网络的非线性处理特长,有效的缩短了发动机转速的稳定时间,加快了响应速度,减少了超调量,取得了不错的控制效果。同时,CMAC-PID对PID参数的要求不高,降低了对PID参数整定的要求。
二、电子调速器与涡轮增压柴油机配机性能测试方法的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电子调速器与涡轮增压柴油机配机性能测试方法的研究(论文提纲范文)
(2)船舶航行条件对智能船主机运行状态的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 智能船主机运行状态监测 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 智能船舶发展现状 |
1.3.2 船舶航行条件对柴油机运行状态影响研究现状 |
1.3.3 柴油机仿真技术研究现状 |
1.4 本文主要工作 |
第2章 智能船主机稳态仿真模型 |
2.1 智能船主机主要参数 |
2.2 智能船主机仿真建模理论 |
2.2.1 气缸工作过程 |
2.2.2 进、排气系统 |
2.2.3 涡轮增压系统 |
2.2.4 空冷器 |
2.3 智能船低速机稳态模型仿真结果及验证 |
2.3.1 气缸工作过程模型仿真结果验证 |
2.3.2 进、排气系统模型仿真结果验证 |
2.3.3 涡轮增压器模型仿真结果验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 智能船试航试验数据处理及分析 |
3.1 智能船主机试车实验 |
3.1.1 智能船主机试车实验方案 |
3.1.2 智能船主机试车实验过程 |
3.1.3 智能船主机试车实验部分实验结果 |
3.2 智能船试航试验 |
3.3 智能船试航试验主机数据及处理过程 |
3.3.1 智能船试航试验主机数据初步整理 |
3.3.2 智能船试航试验主机数据二次筛选 |
3.4 智能船试航试验主机数据处理结果 |
3.4.1 智能船试航试验主机稳态数据处理结果 |
3.4.2 智能船试航试验主机动态数据处理结果 |
3.5 智能船试车实验与试航试验主机性能差异研究 |
3.5.1 船舶运行储备 |
3.5.2 环境参数 |
3.5.3 主机输出平衡 |
3.6 本章小结 |
第4章 船舶航行条件对智能船主机加速过程的影响研究 |
4.1 智能船主机动态仿真模型的搭建 |
4.1.1 智能船主机动态模型组成及建模理论 |
4.1.2 智能船主机动态仿真模型搭建 |
4.2 实船环境智能船主机动态仿真模型的搭建 |
4.2.1 船舶运行储备模块 |
4.2.2 环境参数修正 |
4.3 实船环境智能船主机动态仿真模型验证 |
4.4 船舶航行条件对智能船主机加速过程的影响 |
4.4.1 污底对主机加速过程的影响 |
4.4.2 风、浪对主机加速过程的影响 |
4.4.3 污底、风、浪和气温对主机加速过程的影响 |
4.5 本章小结 |
结论与展望 |
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 |
(3)面向轮机模拟器的船用大型二冲程柴油机建模方法研究(论文提纲范文)
创新点摘要 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.2 国内外发动机建模方法研究现状及进展 |
1.2.1 CFD模型 |
1.2.2 准维模型 |
1.2.3 容积法模型 |
1.2.4 平均值模型 |
1.2.5 混合模型 |
1.2.6 增压器建模方法 |
1.3 国内外轮机模拟器研究现状及进展 |
1.4 研究思路和主要研究内容 |
1.4.1 现有研究存在的不足 |
1.4.2 研究思路与章节安排 |
2 船用大型二冲程柴油机建模方法基本理论 |
2.1 仿真对象 |
2.1.1 基本技术参数 |
2.1.2 工作循环 |
2.1.3 模型边界 |
2.2 气缸 |
2.3 增压器 |
2.3.1 压气机 |
2.3.2 涡轮机 |
2.4 进排气管 |
2.5 空冷器、辅助风机与废气旁通阀 |
2.5.1 空冷器 |
2.5.2 辅助风机 |
2.5.3 废气旁通阀 |
2.6 调速器与螺旋桨 |
2.7 本章小结 |
3 压气机建模方法在船用大型压气机中的适应性对比研究 |
3.1 压气机性能图谱 |
3.2 无量纲系数 |
3.3 一种基于涡轮机械Euler方程的压气机叶片直径估算方法 |
3.4 压气机建模方法 |
3.4.1 压气机质量流量数学模型 |
3.4.2 压气机等熵效率数学模型 |
3.5 研究对象、对比方法与误差评价指标 |
3.6 压气机质量流量模型对比 |
3.6.1 设计工况区 |
3.6.2 低压比区 |
3.6.3 低转速区 |
3.6.4 高转速区 |
3.7 压气机等熵效率模型对比 |
3.7.1 设计工况区 |
3.7.2 低压比区 |
3.7.3 低转速区 |
3.7.4 高转速区 |
3.8 适应性对比结果总结与讨论 |
3.8.1 总结 |
3.8.2 讨论 |
3.9 本章小结 |
4 压气机质量流量与等熵效率分区域建模方法 |
4.1 压气机质量流量分区域建模方法 |
4.1.1 区域划分方法 |
4.1.2 低压比区曲线融合方法 |
4.1.3 喘振区处理方法 |
4.2 压气机等熵效率分区域建模方法 |
4.3 本章小结 |
5 主机仿真程序开发与验证 |
5.1 模型参数校正方法 |
5.2 仿真结果分析 |
5.2.1 稳态仿真分析 |
5.2.2 瞬态仿真分析 |
5.3 主机工作过程数学模型的简化方法 |
5.4 本章小结 |
6 平均值模型的改进方法 |
6.1 气缸压力解析模型的修正 |
6.2 模型参数的校正 |
6.2.1 压缩与膨胀过程多变指数的校正 |
6.2.2 压缩多变过程参考点压力与温度的校正 |
6.2.3 燃烧效率系数的校正 |
6.2.4 Wiebe函数模型参数的校正 |
6.3 气缸压力解析模型与平均值模型之间的耦合及验证 |
6.4 本章小结 |
7 轮机模拟器主机仿真系统的设计与实现 |
7.1 轮机模拟器的整体设计 |
7.2 主机仿真系统的实现 |
7.2.1 仿真界面程序 |
7.2.2 仿真模型程序 |
7.3 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 全文结论 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 轮机模拟器DNV认证证书 |
作者简介及攻读博士学位期间的科研成果 |
致谢 |
(4)基于模型的ECU硬件在环仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 基于V模式的ECU硬件在环仿真 |
1.3 ECU硬件在环应用类型 |
1.4 柴油机仿真技术 |
1.5 硬件在环仿真技术国内外研究现状 |
1.5.1 硬件在环仿真技术国内研究现状 |
1.5.2 硬件在环仿真技术国外研究现状 |
1.6 研究技术路线 |
1.7 课题研究主要内容 |
第二章 高压共轨柴油机仿真模型设计 |
2.1 高压共轨柴油机仿真模型概述 |
2.2 基于CRUISE M的建模理论 |
2.3 柴油机建模分析 |
2.3.1 柴油机空气系统模型 |
2.3.2 柴油机缸内系统模型 |
2.3.3 测功机模型 |
2.4 柴油机CRUISE M模型建立 |
2.4.1 空气系统模型的搭建 |
2.4.2 柴油机缸内工作工程模型搭建 |
2.4.3 测功机模型设计 |
2.4.4 其余基本参数设置 |
2.5 高压共轨供油系统建模分析 |
2.5.1 高压油泵物理特性分析 |
2.5.2 燃油计量单元模型分析 |
2.5.3 轨道模型分析 |
2.5.4 喷油过程建立 |
2.6 高压共轨柴油机Simulink模型建立 |
2.7 本章小结 |
第三章 高压共轨柴油机仿真模型参数验证 |
3.1 基于AVL/CRUISE M模型验证工具 |
3.2 柴油机模型参数校准 |
3.2.1 空滤器模块标定校准 |
3.2.2 中冷器模块标定校准 |
3.2.3 涡轮增压器模块校准 |
3.2.4 柴油机模型验证 |
3.3 高压供油系统模型验证 |
3.4 测功机模型验证 |
3.5 基于电子调速器控制的模型测试 |
3.5.1 柴油机电子调速器 |
3.5.2 柴油机模型在环测试 |
3.6 本章小结 |
第四章 ECU硬件在环软硬件架构设计 |
4.1 硬件在环仿真系统总体架构设计 |
4.2 ECU硬件在环仿真系统描述 |
4.2.1 测试系统分析 |
4.2.2 系统总体设计 |
4.2.3 模型实时功能测试 |
4.3 ECU硬件在环系统硬件架构 |
4.3.1 PC上位机 |
4.3.2 实时处理器NI USB-RIO7845R |
4.3.3 电源管理模块 |
4.3.4 BOB分线板 |
4.3.5 接线盒 |
4.3.6 真实负载 |
4.3.7 机械结构设计 |
4.4 ECU硬件在环软件架构方案 |
4.5 ECU硬件在环软件架构 |
4.6 上位机管理配置 |
4.6.1 生成部署实时模型 |
4.6.2 传感器模拟信号发生 |
4.6.3 人机交互界面设计 |
4.6.4 上下位机通讯 |
4.7 FPGA下位机编译 |
4.7.1 曲轴凸轮轴传感器信号发生 |
4.7.2 曲轴信号设计 |
4.7.3 凸轮轴信号设计 |
4.7.4 执行器信号识别 |
4.7.5 DMA模块 |
4.7.6 I/O模块 |
4.8 本章小结 |
第五章 硬件在环仿真系统测试 |
5.1 硬件在环测试方法 |
5.2 测试系统环境 |
5.3 传感器信号测试 |
5.3.1 温度压力传感器测试 |
5.3.2 曲轴凸轮轴信号测试 |
5.4 执行器信号测试 |
5.4.1 喷油信号测试 |
5.5 发动机工况的仿真 |
5.5.1 柴油机启动工况和怠速工况分析 |
5.5.2 柴油机启动测试 |
5.5.3 怠速工况仿真 |
5.6 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文 |
(5)船用低速柴油机高压SCR系统运行匹配性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 柴油机NOX减排措施 |
1.3 船用SCR技术 |
1.4 SCR技术国内外研究现状 |
1.4.1 国外研究现状 |
1.4.2 国内发展现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 数学模型和仿真理论 |
2.1 柴油机气缸系统数学模型 |
2.1.2 燃烧模型 |
2.1.3 NOX生成模型 |
2.2 SCR系统模型 |
2.2.1 SCR气相反应速率 |
2.2.2 SCR表面反应速率 |
2.2.3 SCR反应模型 |
2.3 涡轮增压器数学模型 |
2.3.1 压气机特性参数 |
2.3.2 涡轮特性参数 |
2.4 调速器模型 |
2.4.1 螺旋桨特性参数 |
2.4.2 PID调速控油系统 |
2.5 本章小结 |
第3章 SCR系统工作过程及控制策略研究 |
3.1 SCR反应机理 |
3.1.1 SCR催化过程 |
3.1.2 SCR反应过程 |
3.2 SCR系统仿真模型 |
3.2.1 GT-power软件介绍 |
3.2.2 SCR系统模型 |
3.3 船用SCR工作过程影响因素分析 |
3.3.1 废气温度分析 |
3.3.2 废气流量分析 |
3.3.3 反应器尺寸分析 |
3.3.4 催化剂孔密度 |
3.3.5 氨氮比分析 |
3.3.6 废气硫含量分析 |
3.4 SCR系统控制策略分析 |
3.4.1 开式SCR系统 |
3.4.2 闭式SCR系统 |
3.5 本章小结 |
第4章 高压SCR系统配机方案研究 |
4.1 主机模型验证 |
4.1.1 主机模型介绍 |
4.1.2 主机模型验证 |
4.2 主机瞬态建模及验证 |
4.2.1 主机瞬态模型 |
4.2.2 主机瞬态模型验证 |
4.3 高压SCR系统匹配及切换过程研究 |
4.3.1 高压SCR系统对涡轮增压器影响 |
4.3.2 高压SCR系统对主机影响 |
4.3.3 高压SCR系统性能分析 |
4.4 高压SCR系统配机动态性能分析 |
4.4.1 开式SCR系统配机分析 |
4.4.2 闭式SCR系统配机分析 |
4.5 高压SCR系统热惯性研究 |
4.5.1 快速加载过程 |
4.5.2 正常加载过程 |
4.5.3 快速卸载过程 |
4.6 本章小结 |
第5章 以高压SCR系统为导向的主机调制方案研究 |
5.1 燃油硫含量对SCR系统性能影响 |
5.1.1 燃油硫含量对主机排气参数影响 |
5.1.2 燃油硫含量对SCR系统性能影响 |
5.2 CBV旁通阀调制方案分析 |
5.2.1 CBV开度固定调制分析 |
5.2.2 CBV开度控制调制分析 |
5.3 EGB旁通阀调制方案分析 |
5.3.1 EGB开度固定调制分析 |
5.3.2 EGB开度控制调制分析 |
5.4 主机调制方案对比分析 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
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 |
(6)船用发电柴油机及其控制系统的数学建模与仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 轮机模拟器现状 |
1.3 发电柴油机调速技术及方法概述 |
1.4 主要研究内容 |
2 发电柴油机数学建模 |
2.1 发电柴油机工作原理 |
2.2 发电柴油机模型 |
2.2.1 柴油机本体模型 |
2.2.2 涡轮增压器模型 |
2.2.3 进气系统模型 |
2.2.4 排气系统模型 |
2.2.5 空冷器模型 |
2.2.6 喷油泵模型 |
2.3 模型仿真分析 |
2.3.1 稳态特性分析 |
2.3.2 动态特性分析 |
2.4 本章小结 |
3 变论域模糊PID控制单元的设计 |
3.1 调速系统分析 |
3.1.1 电子调速器控制原理 |
3.1.2 电子调速器模型 |
3.1.3 电子调速器重要参数 |
3.2 控制方式的改进 |
3.2.1 PID控制单元的不足 |
3.2.2 模糊控制 |
3.2.3 变论域控制 |
3.3 模糊控制单元的设计 |
3.3.1 模糊自适应PID控制原理 |
3.3.2 模糊化及模糊参数确定 |
3.3.3 模糊控制规则的制定 |
3.3.4 模糊推理及解模糊 |
3.4 调速器变论域机构的设计 |
3.4.1 伸缩因子的选取与分析 |
3.4.2 量化、比例因子的作用 |
3.4.3 伸缩因子控制规则的制定 |
3.4.4 变论域机构的设计 |
3.5 新型控制单元仿真分析 |
3.5.1 新型控制单元仿真模块 |
3.5.2 仿真验证及分析 |
3.6 本章小结 |
4 系统性能分析 |
4.1 系统性能评价指标 |
4.1.1 自适应系统评价指标 |
4.1.2 调速器性能评价指标 |
4.2 稳态调速率的设定 |
4.3 系统仿真模型 |
4.3.1 同步发电机仿真模块 |
4.3.2 励磁系统仿真模块 |
4.4 系统性能仿真 |
4.4.1 负荷变动仿真及分析 |
4.4.2 三相短路故障仿真与分析 |
4.5 本章小结 |
5 轮机模拟器中柴油发电机系统的应用 |
5.1 轮机模拟器仿真平台概述 |
5.1.1 轮机模拟器仿真平台 |
5.1.2 柴油发电机二维仿真界面 |
5.1.3 系统模型及控制程序编写 |
5.2 轮机模拟器智能考试系统 |
5.2.1 考试试题的编写 |
5.2.2 试题智能评估结果 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
(7)柴油发电机组数字式电子调速器设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
第2章 柴油机系统建模及控制策略仿真 |
2.1 柴油机系统建模 |
2.1.1 柴油机数学模型 |
2.1.2 执行器的数学模型 |
2.1.3 PID 控制算法模型 |
2.2 影响柴油机性能的因素 |
2.2.1 柴油机机械结构的影响 |
2.2.2 控制器性能的影响 |
2.2.3 执行器特性的影响 |
2.3 控制策略的探讨 |
2.3.1 柴油机运行工况的划分 |
2.3.2 PID 算法改进 |
2.3.3 柴油机的控制策略 |
2.4 不同环境因素对柴油机供油量的影响 |
2.4.1 进气温度和进气压力 |
2.4.2 冷却水温度 |
2.5 高原低温环境对柴油机工作的影响 |
2.6 本章小结 |
第3章 控制器硬件部分的设计 |
3.1 控制器硬件设计总体要求 |
3.2 控制器硬件总体结构 |
3.3 控制芯片选型 |
3.4 控制器电路设计 |
3.4.1 电源模块设计 |
3.4.2 处理器设计 |
3.4.3 数据采集模块设计 |
3.4.4 通讯模块设计 |
3.4.5 功率驱动模块设计 |
3.5 硬件电路 PCB 设计 |
3.6 硬件电路焊接与安装 |
3.7 本章小结 |
第4章 控制软件设计与测试 |
4.1 软件设计概述 |
4.2 控制软件总体结构 |
4.3 控制软件设计 |
4.3.1 转速测量模块 |
4.3.2 AD 转换测量模块 |
4.3.3 喷油量计算模块 |
4.3.4 PWM 输出模块 |
4.3.5 标定通信程序 |
4.4 标定通信程序 |
4.5 本章小结 |
第5章 控制器性能测试及配机实验 |
5.1 控制器实验台模拟实验 |
5.2 电子调速器配机试验 |
5.2.1 配机实验流程 |
5.2.2 柴油机配机实验方案 |
5.2.3 实验室试验数据分析 |
5.2.4 工厂配机试验 |
5.3 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 |
(8)柴油机电子调速复合控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 柴油机调速控制策略发展现状 |
1.2.1 柴油机调速技术发展简述 |
1.2.2 PID 控制算法在调速系统中的应用 |
1.2.3 PID 复合控制策略综述 |
1.3 硬件在环仿真及其发展 |
1.4 本文主要工作 |
第2章 柴油机调速系统数学模型 |
2.1 柴油机模型发展慨况 |
2.2 柴油机数学建模的基本步骤和参数选择 |
2.3 柴油机本体模型 |
2.3.1 气体流量模型 |
2.3.2 平均排气温度模型 |
2.3.3 气缸充气模型 |
2.3.4 指示热效率模型 |
2.3.5 指示转矩模型 |
2.3.6 柴油机动力学模型 |
2.4 中冷器模型 |
2.5 压气机模型 |
2.6 涡轮模型 |
2.7 增压器动力学模型 |
2.8 电磁执行器模型 |
2.9 本章小结 |
第3章 柴油机复合控制技术研究 |
3.1 传统 PID 控制理论 |
3.1.1 PID 控制原理 |
3.1.2 参数整定 |
3.2 BP 神经网络 |
3.2.1 学习算法 |
3.2.2 局限性 |
3.3 BP-PID 复合控制理论 |
3.3.1 BP-PID 控制器结构 |
3.3.2 BP-PID 复合控制算法 |
3.4 前馈控制理论研究 |
3.4.1 前馈技术简述 |
3.4.2 柴油机调速系统数字式复合控制器设计 |
3.5 本章小结 |
第4章 柴油机电磁执行器复合控制研究 |
4.1 电磁执行器复合控制仿真 |
4.1.1 电磁执行器模型 |
4.1.2 电磁执行器复合控制模型 |
4.1.3 电磁执行器复合控制仿真试验 |
4.2 执行器复合控制试验 |
4.2.1 电磁执行器复合控制试验平台的建立 |
4.2.2 电磁执行器复合控制试验结果 |
4.3 本章小结 |
第5章 柴油机转速复合控制研究 |
5.1 dSPACE 仿真平台 |
5.1.1 dSPACE 仿真软件工具 |
5.1.2 dSPACE 仿真硬件工具 |
5.2 硬件接口及调理电路设计 |
5.2.1 快速控制原型 |
5.2.2 硬件接口及调理电路设计 |
5.2.3 dSPACE 软件接口设置 |
5.3 实时监控界面 |
5.4 PID 复合控制离线仿真试验 |
5.4.1 BP-PID 离线控制仿真试验 |
5.4.2 PID 前馈-反馈复合控制仿真试验 |
5.5 BP-PID 复合控制硬件在环仿真试验 |
5.5.1 启动及升速工况 |
5.5.2 负载突变工况 |
5.6 配机实验 |
5.6.1 柴油机空载启动试验 |
5.6.2 柴油机负载突变试验 |
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 |
(9)基于dSPACE柴油机电子调速系统硬件在环仿真研究(论文提纲范文)
引言 |
1 柴油机建模研究 |
1.1 柴油机数学模型 |
1.1.1 进气系统数学模型 |
1.1.2 废气涡轮增压器模型 |
1.1.3 柴油机的扭矩计算 |
1.1.4 喷油泵模型 |
1.1.5 排气管 |
1.1.6 柴油机动力学模型 |
1.2 柴油机仿真模型的建立 |
2 柴油机调速系统硬件在环仿真平台的建立 |
2.1 平台建立 |
2.2 接口信号转换 |
3 硬件在环仿真试验 |
3.1 起动工况仿真试验 |
3.2 调速特性仿真试验 |
4 结束语 |
(10)基于模型的柴油机硬件在环仿真与控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 柴油机燃油喷射技术的发展 |
1.3 硬件在环仿真技术 |
1.4 计算机辅助控制系统设计 |
1.5 本文的主要研究工作及其研究意义 |
2 柴油发动机的平均值建模 |
2.1 引言 |
2.2 柴油机的数学建模 |
2.3 涡轮增压柴油机的平均值建模 |
2.4 MATLAB/Simulink下的发动机建模实现 |
2.5 模型验证 |
2.6 本章小结 |
3 高压共轨喷油系统的仿真与控制 |
3.1 引言 |
3.2 共轨系统组成和工作原理 |
3.3 共轨系统的建模仿真 |
3.4 共轨系统轨压控制的仿真研究 |
3.5 本章小结 |
4 发动机的快速仿真原型开发 |
4.1 引言 |
4.2 基于 RTAI的快速仿真原型系统 |
4.3 RTAI目标的测试 |
4.4 本章小结 |
5 柴油机电子调速器开发 |
5.1 引言 |
5.2 电子调速器的系统方案 |
5.3 电子调速器的控制单元的硬件设计 |
5.4 电子调速器的控制算法 |
5.5 控制软件的实现 |
5.6 系统抗干扰措施 |
5.7 硬件在环仿真研究 |
5.8 本章小结 |
6 基于 CMAC与PID的发动机调速控制研究 |
6.1 引言 |
6.2 人工神经网络 |
6.3 CMAC神经网络 |
6.4 CMAC算法的基本结构和原理 |
6.5 CMAC与 PID复合控制算法 |
6.6 控制仿真实现及结果分析 |
6.7 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 全文工作总结 |
7.2 本文中的创新点说明 |
7.3 今后工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
四、电子调速器与涡轮增压柴油机配机性能测试方法的研究(论文参考文献)
- [1]关于主机用TBD620V16柴油机限制特性油量标定的研究[J]. 张晓亮,靳源锋,李林书,孙勇,云炎. 柴油机, 2021(03)
- [2]船舶航行条件对智能船主机运行状态的影响研究[D]. 李兵权. 哈尔滨工程大学, 2021
- [3]面向轮机模拟器的船用大型二冲程柴油机建模方法研究[D]. 沈浩生. 大连海事大学, 2020(04)
- [4]基于模型的ECU硬件在环仿真研究[D]. 胡天杰. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]船用低速柴油机高压SCR系统运行匹配性能分析[D]. 夏冲. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [6]船用发电柴油机及其控制系统的数学建模与仿真研究[D]. 于辉. 大连海事大学, 2019(06)
- [7]柴油发电机组数字式电子调速器设计与研究[D]. 况涪洪. 哈尔滨工程大学, 2013(04)
- [8]柴油机电子调速复合控制策略研究[D]. 张红光. 哈尔滨工程大学, 2012(03)
- [9]基于dSPACE柴油机电子调速系统硬件在环仿真研究[J]. 宋百玲,常青,宋恩哲. 小型内燃机与摩托车, 2011(02)
- [10]基于模型的柴油机硬件在环仿真与控制研究[D]. 蒋方毅. 华中科技大学, 2009(11)