VMAS195汽车排放测试工况控制系统的研究

摘要

VMAS195汽车排放测试技术是实施I/M制度的关键技术。本文通过理论与试验研究相结合的方法，重点研究了VMAS195汽车排放测试工况控制系统的相关理论、技术和应用问题，研究成果具有理论意义和实际工程应用价值。 通过对汽车道路行驶阻力和汽车在底盘测功机上运行的动力学分析，建立了底盘测功机模拟汽车道路行驶阻力的数学模型。根据汽车驱动轮在道路上行驶时和在底盘测功机上试验时在相同的驱动轮驱动力变化⊿F<,t>作用下，产生相同的汽车驱动轮瞬时角加速度的原理，建立了通过加载扭矩增量⊿T<,e>的方法来实现底盘测功机模拟汽车道路行驶阻力的数学模型，为汽车在底盘测功机上进行VMAS195测试工况控制提供了理论依据。 通过阐述汽车排放主要污染物的生成机理和影响因素，说明了控制VMAS195试验工况的必要性。根据VMAS195试验工况的特点，进行了VMAS195试验工况控制系统的总体设计。构建的VMAS195试验工况控制系统主要由底盘测功机、工业控制计算机、整流调压装置和司机助等组成，系统总体采用人机复合控制策略。 通过理论分析和试验研究，阐明了电涡流测功器吸收扭矩同时受励磁电流和转速影响，参数非线性、时变和响应速度慢的性能特点，提出了电涡流测功器控制用吸收扭矩的稳态和动态特性模型。 设计了VMAS195试验工况控制系统采用动态矩阵控制DMC的控制方法。为了降低底盘测功机转速变化对电涡流测功器吸收扭矩控制的影响，提出了VMAS195试验工况采用车速反馈预测补偿的解耦控制方案。 应用预测控制和解耦控制的理论和技术，设计并开发了基于DMC、具有模型增益系数和解耦功能的VMAS195工况扭矩控制器。DMC预测控制提高了电涡流测功器扭矩控制的响应速度；模型增益系数改善了系统控制的鲁棒性，提高了系统对被测车型和测试条件的适应性；采用车速反馈预测补偿解耦，有效降低了VMAS195试验工况控制时扭矩响应的最大冲击值。 采用LabVIEW和Visual C++两种高级程序语言相结合的方法，设计和开发了VMAS195试验工况控制的软件系统，并进行了试验。试验结果表明，系统方案合理，总体设计可行。

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1论文研究的目的和意义

1.2国内外研究动态

1.3论文研究的内容

第二章 底盘测功机模拟汽车道路行驶阻力的原理

2.1汽车道路行驶阻力

2.2汽车在底盘测功机上试验时的动力学分析

2.3底盘测功机模拟汽车道路行驶阻力的数学模型

2.3.1底盘测功机模拟汽车等速行驶阻力的数学模型

2.3.2底盘测功机模拟汽车加减速行驶惯性力的数学模型

2.4本章小结

第三章 VMAS195试验工况控制系统的总体设计

3.1汽油机尾气主要污染物的生成机理

3.1.1氮氧化物的生成机理

3.1.2碳氢化合物的生成机理

3.1.3一氧化碳的生成机理

3.2影响汽油机尾气污染物生成的主要因素

3.2.1过量空气数λ

3.2.2点火提前角

3.2.3运转工况

3.3试验工况控制系统的分析

3.3.1试验工况分解

3.3.2试验工况控制系统的要求和特点

3.4试验苛况控制系统的总体设计

3.4.1试验工况控制系统的构建

3.4.2基本控制策略的确定

3.4.3电涡流测功器性能的分析和试验研究

3.4.4控制方法的选取

3.5本章小结

第四章 VMAS195试验工况扭矩控制器算法设计

4.1DMC基本原理

4.1.1预测模型

4.1.2反馈校正

4.1.3滚动优化

4.2VAMS195试验工况扭矩控制器算法的设计

4.2.1DMC预测模型的确定

4.2.2模型增益系数的选取

4.2.3DMC相关参数的设计

4.2.4系统解耦

4.3本章小结

第五章 VMAS195试验工况控制系统的软件设计

5.1软件设计的总体要求

5.2LabVIEW和Visual C++软件概述

5.2.1LabVIEW软件概述

5.2.2Visua1 C++软件概述

5.3动态连接库的生成和调用

5.3.1在Visual C++中生成DLL

5.3.2在LabVIEW中调用DLL

5.4试验工况控制流程

5.5试验工况控制系统的程序前面板设计

5.6工况控制试验系统的框图程序设计

5.6.1通讯串口和数据彩集板卡初始化模块

5.6.2数据滤波模块

5.6.3数据存贮模块

5.6.4DMC控制器模块

5.6.5总控制量U模块

5.6.6司机助模块

5.7本章小结

第六章 系统试验与结果分析

6.1工况控制系统性能评价指标

6.1.1一般控制系统性能评价指标

6.1.2工况控制系统性能评价指标

6.2工况扭矩控制器参数的整定

6.2.1DMC预测模型的确定

6.2.2模型增益系数K的整定

6.2.3DMC相关参数的整定

6.2.4预测补偿解耦模型的确定

6.3试验结果与分析

6.3.1试验情况简介

6.3.2试验结果

6.3.3结果分析

6.4本章小结

第七章 结论

7.1论文主要的研究成果

7.2有待解决问题

参考文献