内燃机车柴油机电控喷射系统建模与仿真研究

摘要

目前，环境和能源的危机在不断加剧，国内的铁路行业对于机车的性能的要求不断提高，柴油机作为内燃机车核心的动力设备，对其加装电控喷射系统变得越来越必需。但是现在电喷控制技术主要掌握在国外几家公司手中，国内虽然也有一些对于电控系统的研究，但是都是集中在功率较小的汽车等领域，我国对于应用于大功率内燃机车的柴油机电喷控制系统还是空白，急需建立自己独立自主的柴油机电喷控制系统的开发平台。由于开发电控系统需要大量的财力与人力，所以对其电控系统进行模拟仿真就具有重要的意义，它可以为电控系统的开发提供理论依据，也可以节约很多研发试验经费和人力投入。针对国内内燃机车柴油机的运用现状，本文确定了以基于电控单体泵喷油系统的内燃机车柴油机作为研究对象，对柴油机和控制策略进行建模仿真，希望能够通过调整模拟平台的各个功能算法中的控制参数，使系统的性能达到最佳，从而在最大程度上加快电控柴油机ECU开发的进程。
　　首先，本文建立了柴油机平均值模型。柴油机作为电喷控制系统的控制对象，其模型的建立是整个建模设计的基础。本设计中由于柴油机控制系统实时性要求较高，对柴油机内部动态特性不予以过多要求。根据掌握的柴油机台架实验数据情况，综合考虑采用平均值模型对柴油机进行仿真。柴油机电喷控制为本课题设计中的核心部分，根据柴油机运行的不同工况，分别对各个工况的控制策略进行研究，同时在柴油机运行中的重要工况-怠速工况中，本文提出了用遗传优化的模糊-PID对柴油机怠速转速进行更加精确稳定地控制。以此为基础，本文在MATLAB/Simulink平台下搭建了柴油机及其电控喷射系统的模型。文章最后，通过仿真结果的分析验证了模型的正确性和可行性。同时验证了所提出的遗传优化的模糊-PID控制在怠速控制中的精确性和优越性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题背景和研究的目的及意义

1．2 柴油机电控化技术的发展历程

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．3．3 国内电控技术发展中的主要问题

1．4 论文主要研究问题

2 柴油机建模

2．1 柴油机几种建模方法比较

2．2 平均值建模介绍

2．2．1 柴油机模型公式

2．2．2 柴油机各部分模型

2．2．3 电控单体泵相关模型

2．3 本章小结

3 柴油机控制策略

3．1 控制策略的工况划分

3．1．1 停止工况

3．1．2 起动工况

3．1．3 怠速工况

3．1．4 常规工况

3．1．5 限速工况

3．1．6 超速工况

3．2 遗传优化的模糊PID控制

3．2．1 模糊PID控制

3．2．2 遗传算法

3．2．3 遗传算法在模糊PID控制中的应用

3．3 本章小结

4 电喷系统仿真平台

4．1 仿真软件

4．2 柴油机仿真模型

4．3 电喷系统仿真模型

4．4 仿真结果分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 不足与展望

参考文献

作者简历

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