船用低速柴油机燃油共轨系统的研究

发布时间：2017-10-30 01:22

  本文关键词：船用低速柴油机燃油共轨系统的研究

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【摘要】：本文以Wartsila公司生产的船用大型低速二冲程高压共轨柴油机7RT-flex60C为研究对象。首先,根据其共轨系统的特点分别介绍燃油共轨系统和WECS-9500控制系统的主要设备及其工作原理。其次,以连续性方程和运动方程为理论依据,并结合船用低速柴油机工作原理按照模块化的思想建立燃油共轨系统的数学模型,运用Matlab/Simulink工具箱建立燃油共轨系统的仿真模型,进行仿真研究。用仿真得到的数据与实验测得的数据进行对比,验证了仿真程序的正确性。然后为了能够精确控制燃油共轨压力,设计了PID控制和模糊自适应PID控制策略,通过应用该两种控制策略仿真分析表明：模糊自适应PID控制明显优于PID控制,能够有效地改善轨压系统压力的控制效果。最后基于Matlab的GUI平台,建立了燃油共轨系统的机理模型和控制模型的仿真界面,通过简单的人机操作可以设定模型参数,从而更形象直观的显示燃油共轨系统参数的变化及轨压的控制效果。 高压共轨柴油机的仿真与控制是船舶动力装置研究的重要部分,应用Matlab/Simulink建立仿真模型,通过对仿真结果和实验数据的对照,验证了建立的数学模型和控制策略的正确性,同时模型具有较好的仿真精度和实时性,为国内对船用高压共轨系统的研究提供了参考和指导。
【关键词】：高压共轨 数学模型 系统仿真 控制策略
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 柴油机电控高压共轨系统10-12
• 1.2.1 高压共轨系统的优点10-11
• 1.2.2 柴油机电控高压共轨系统的发展11-12
• 1.3 船用电控共轨柴油机的发展现状12-13
• 1.4 柴油机高压共轨系统控制策略研究13
• 1.5 研究目标和内容13-15
• 第2章 7RT-flex60C燃油共轨系统的组成和工作原理15-23
• 2.1 7RT-flex60C型柴油机工作原理15-16
• 2.2 燃油共轨系统的组成与工作原理16-19
• 2.2.1 高压油泵16-17
• 2.2.2 中间储油器17-18
• 2.2.3 燃油共轨管18
• 2.2.4 喷油器18-19
• 2.3 WECS-9500控制系统19-23
• 2.3.1 MCM控制功能20-21
• 2.3.2 CCM控制功能21-22
• 2.3.3 共轨电磁阀22-23
• 第3章 7RT-flex60C型柴油机燃油共轨系统仿真23-37
• 3.1 燃油共轨系统的数学模型23-28
• 3.1.1 高压油泵凸轮运动方程24-25
• 3.1.2 高压油泵柱塞腔的连续性方程25
• 3.1.3 中间储油器连续性方程25-26
• 3.1.4 燃油共轨管的连续性方程26
• 3.1.5 超压调节阀调压柱塞的运动方程26
• 3.1.6 超压调节阀滑油腔的连续性方程26-27
• 3.1.7 超压调节阀针阀的运动方程27
• 3.1.8 ICU燃油流量控制活塞的运动方程27
• 3.1.9 ICU流量控制活塞前腔的连续性方程27
• 3.1.10 喷油器盛油腔的连续性方程27-28
• 3.1.11 喷油器针阀的运动方程28
• 3.2 燃油共轨系统的参数初始化以及边界条件28
• 3.3 燃油共轨系统仿真模型建立28-33
• 3.3.1 燃油共轨系统仿真软件的介绍28-29
• 3.3.2 燃油共轨系统仿真程序的设计29-32
• 3.3.3 仿真步骤32-33
• 3.4 燃油共轨系统的仿真结果分析33-37
• 3.4.1 高压油泵仿真33-34
• 3.4.2 中间储油器和燃油共轨管仿真34-35
• 3.4.3 喷油器仿真35-37
• 第4章 燃油共轨系统轨压控制策略的研究37-54
• 4.1 开环控制37
• 4.2 闭环控制37-38
• 4.3 PID控制38-39
• 4.4 模糊控制39-40
• 4.5 模糊自整定PID控制40-46
• 4.5.1 模糊自整定PID控制原理40-41
• 4.5.2 模糊自适应PID控制器的设计41-46
• 4.6 控制仿真实现46-49
• 4.6.1 PID控制算法的仿真46
• 4.6.2 模糊自适应PID控制算法的仿真46-49
• 4.7 仿真结果分析49-54
• 4.7.1 阶跃响应的轨压控制性能49-50
• 4.7.2 变工况的轨压控制性能50-51
• 4.7.3 抑制扰动的轨压控制性能51-54
• 第5章 燃油共轨系统的软件界面的建立54-64
• 5.1 用户界面建立的意义54
• 5.2 用户界面设计原则和步骤54-55
• 5.2.1 设计原则54-55
• 5.2.2 制作步骤55
• 5.3 用户界面建立55-64
• 5.3.1 机理模型仿真界面56-59
• 5.3.2 控制仿真界面59-60
• 5.3.3 变工况控制仿真界面60-62
• 5.3.4 抑制扰动控制仿真界面62-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间公开发表论文69-70
• 致谢70-71
• 研究生履历71

【参考文献】

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1 李圣军,张维竞,常广晖;船用电控型柴油机的最新技术进展[J];船舶工程;2004年02期

2 谢荣;;船用柴油机电控共轨喷油技术开发的关键技术[J];船舶工程;2009年05期

3 史冬琳;李芸芸;张博超;;基于模糊PID控制器的磨煤机控制系统设计[J];东北电力大学学报(自然科学版);2009年02期

4 徐百汇;闻琦;史振宇;;一种DC-DC变换器的控制策略及仿真分析[J];船电技术;2012年08期

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本文编号：1115499