船用柴油机信息化系统硬件在环系统的研发

发布时间：2017-10-08 08:29

  本文关键词：船用柴油机信息化系统硬件在环系统的研发

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【摘要】：硬件在环仿真测试是开发控制系统的必要测试手段之一,不仅能够加快产品开发进度,降低开发成本,而且能够系统地对所开发的控制系统进行性能测试、功能测试和极限工况测试。将硬件在环仿真测试应用于船用柴油机信息化系统的开发过程能极大地缩短系统的开发周期。船用柴油机信息化系统主要由发动机ECU、机旁监控与安保系统、远程监测系统和桥台操控系统组成,对船用柴油机进行全面的控制、监测和安全保护。本文针对自主开发的船用柴油机信息化系统,研发了其硬件在环仿真系统,对信息化系统进行性能仿真测试和控制功能测试。硬件在环仿真系统主要由上位PC机系统、仿真ECU系统和船用柴油机信息化系统组成,主要内容如下:1.模拟柴油机燃油喷射电控ECU报文发送过程:采用CAPL语言编程技术,以CANoe为硬件通信接口,建立基于SAE J1939的CAN应用层协议数据库,采用时间触发和事件触发相结合的触发机制,实时模拟柴油机燃油喷射电控ECU发送CAN报文,主要报文有发动机转速、机油进机压力、淡水出机温度等。2.基于船用柴油机信息化系统的需求,采用单片机XC2765开发仿真ECU。仿真ECU的软硬件均采用模块化设计,硬件被划分为电源模块、D/A模块、CAN总线模块;软件被划分为系统初始化模块、模拟信号产生模块、脉冲信号产生模块以及CAN通信模块。3.仿真ECU系统模拟产生传感器信号,测试船用柴油机信息化系统的数据采集、处理功能。模拟凸轮轴信号盘(6+1齿)、曲轴信号盘(60-2齿)产生相应的7x、58x脉冲信号;模拟产生淡水出机温度传感器信号,信号值为0~5VDC;模拟产生机油进机压力传感器信号,信号值为4~20m A。对船用柴油机信息化系统进行了硬件在环仿真测试和真机现场测试,结果表明,本文所开发的硬件在环仿真系统合理可行。
【关键词】：柴油机信息化系统 硬件在环 CAN总线 CAN应用层协议
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.26
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 船用柴油机信息化系统研究背景及意义12
• 1.2 船用柴油机信息化系统研究现状12-13
• 1.3 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统研究意义13
• 1.4 课题来源及主要工作13-15
• 第二章 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统总体设计15-22
• 2.1 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真技术概述15-18
• 2.1.1 船用柴油机信息化系统传统开发流程15-16
• 2.1.2 船用柴油机信息化系统现代开发流程16-17
• 2.1.3 硬件在环仿真的概念17-18
• 2.2 船用柴油机信息化系统硬件在环工作原理18-21
• 2.2.1 船用柴油机信息化系统组成原理18-20
• 2.2.2 船用柴油机信息化系统硬件在环总体设计方案20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 CAN总线网络控制系统设计22-39
• 3.1 CAN总线技术22-27
• 3.1.1 CAN总线简介22
• 3.1.2 CAN总线电气特征22-23
• 3.1.3 CAN总线的帧结构23-25
• 3.1.4 CAN总线通信机制25-26
• 3.1.5 CAN应用层协议概述26-27
• 3.2 硬件在环仿真系统信息流分析与规划27-32
• 3.2.1 总线网络拓扑结构27-28
• 3.2.2 SAE J1939数据链路层28
• 3.2.3 节点信号定义28-30
• 3.2.4 应用层标识符ID编码30-31
• 3.2.5 应用层数据域定义31-32
• 3.3 CANoe半实物仿真32-38
• 3.3.1 创建CANdb++数据库32-33
• 3.3.2 利用CAPL语言编写仿真程序33-37
• 3.3.3 人机交互界面的开发37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统硬件设计39-55
• 4.1 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统硬件设计要求39-40
• 4.1.1 硬件在环仿真系统仿真ECU功能分析39-40
• 4.1.2 硬件在环仿真系统仿真ECU各部分设计要求40
• 4.2 仿真ECU硬件的开发40-54
• 4.2.1 MCU及其最小系统41-45
• 4.2.2 电源电路45-49
• 4.2.3 模拟信号输出(D/A)接口电路49-50
• 4.2.4 V/I转换电路50-52
• 4.2.5 脉冲信号输出(P/O)接口电路52-53
• 4.2.6 CAN总线接口电路53-54
• 4.2.7 仿真ECU实物54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统软件设计55-70
• 5.1 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统软件功能设计55-59
• 5.1.1 软件开发环境55-57
• 5.1.2 仿真ECU软件的总体架构57-58
• 5.1.3 系统上电初始化模块58-59
• 5.2 船用柴油机信息化系统信号产生软件设计59-66
• 5.2.1 模拟传感器信号产生模块59-61
• 5.2.2 脉冲信号产生模块61-66
• 5.3 仿真ECU通信软件设计66-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真试验与测试70-77
• 6.1 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真试验70-74
• 6.1.1 船用柴油机信息化系统硬件在环仿真系统的组建70-71
• 6.1.2 船用柴油机信息化系统通信总线试验与测试71-72
• 6.1.3 曲轴与凸轮轴传感器仿真信号的调试结果72-73
• 6.1.4 模拟类传感器仿真信号的调试结果73-74
• 6.2 船用柴油机信息化系统现场测试74-77
• 第七章 总结与展望77-79
• 7.1 总结77
• 7.2 展望77-79
• 参考文献79-81
• 附录81-93
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果93-94
• 致谢94-95

【参考文献】

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本文编号：993016