dSPACE在柴油机电控单元设计中的应用研究

摘要

目前柴油机电控技术的重点在于执行器和电控单元的设计。在电控单元的设计上，一种比较成熟的设计模式是“V”字形设计模式，即由“功能设计”到“快速控制原型”，再到“目标代码生成”、“硬件在环仿真”，最后为“实机测试”。在实机测试中，如果发现其功能与要求不符，则可以回到其中任何一步加以修改和完善。硬件在环仿真具有开发时间短、费用少等特点，而其中的核心部分是在计算机上建立控制器和被控对象的数学模型，用仿真的方法实现对控制器的设计。此后再利用软件将控制算法直接编译为目标代码，下载到微处理器上进行硬件在环仿真，直至最终的电控单元的硬件实现。 本文主要探讨了基于dSPACE的柴油机电子调速系统硬件在环仿真的方法。首先，根据双燃料柴油机的特点，分析和优化了柴油机本体模型、动力系统模型、负载模型、电控单元模型、供油调节控制模型。然后基于MATLAB/SIMULINK平台，搭建出整个柴油机系统的图形仿真模型。并且在MATLAB/SIMULINK平台上编制了二维线性插值算法和传统PID算法的电子调速系统，并对该插值法进行了改进，添加了模糊控制的内容。最后，学习了dSPACE仿真平台的使用方法和操作步骤，并使用dSPACE仿真平台对整个柴油机系统进行了硬件在环仿真研究，搭建了4135柴油机电子调速系统的dSPACE仿真界面，设置仿真参数进行仿真，并对仿真结果的分析，实现了最终的硬件在环仿真。 本文实现了柴油机电控单元的硬件在环仿真，尽管其中存在一些值得进一步探讨的问题，但重要的是应用了一种较为先进的基于dSPACE仿真平台的电控单元设计思想，为发动机电子控制单元的硬件在环仿真提供了基础。这必然会对发动机电控技术的发展起到重要作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1柴油机的性能及特点

1.2电子调速系统的特点及性能指标

1.3课题研究的意义

1.3.1硬件在环仿真技术的发展

1.3.2电控单元硬件在环仿真的主要功能

1.4国内外电控技术研究方法现状

1.4.1国外研究现状

1.4.2国内研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章柴油机及电子调速系统的建模仿真

2.1双燃料柴油机电子调速系统物理模型

2.1.1柴油-天然气双燃料发动机实现的基本原理

2.1.2电子调速系统的物理实现

2.2柴油机仿真模型的分析与实现

2.2.1柴油机建模概述

2.2.2启动电机模型

2.2.3柴油机数学模型

2.2.4动力系统数学模型

2.2.5机械损失(负载)数学模型

2.3基于MATLAB/SIMULINK的柴油机仿真模型实现

2.3.1启动电机仿真模型

2.3.2 4135柴油机仿真模型

2.3.3动力系统仿真模型

2.3.4负载仿真模型

2.3.5 4135柴油机系统仿真模型

2.4本章小结

第3章 电子调速系统控制方法

3.1 PID控制原理

3.2插值法控制原理

3.2.1插值法的一些基本概念

3.2.2插值法控制器的设计内容

3.3模糊控制原理

3.4插值法控制器的改进

3.5本章小结

第4章 dSPACE在柴油机电控单元中的应用

4.1 dSPACE介绍

4.2硬件系统

4.3软件系统

4.3.1 Simulink和RTW之间的关系

4.3.2 dSPACE模块组

4.3.3实时接口RTI

4.3.4实时控制软件Control Desk

4.4 dSPACE开发控制系统的步骤

4.5 dSPACE在4135柴油机电控单元中的应用

4.5.1 RTW创建的步骤

4.5.2实时接口RTI的连接

4.5.3实时控制软件Control Desk的操作

4.6仿真结果分析

4.7本章小结

第5章结论与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文