基于单片机的柴油发动机冷却水温控制系统的研究

发布时间：2017-03-25 03:02

  本文关键词：基于单片机的柴油发动机冷却水温控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源日益紧张,人们对驾驶柴油机时的舒适性日益重视,有关发动机冷却水温的研究得到了越来越多科研机构的重视。因为冷却水温与发动机的许多工作性能有着直接或间接的联系,如果冷却水温保持在最佳的温度范围内,不仅可以提高柴油机的动力性、减少废气的产生、还可以减少燃料消耗量、增强发动机工作平稳性。所谓最佳温度范围指冷却水温保持在此温度范围内,柴油机工作的整体经济性最好。而确定此最佳冷却水温范围,只有经过大量的检测实验和数据分析才能得出。检测冷却水温对柴油机零件磨损、功率、工作噪声、排气质量、润滑油质量、使用寿命、工作粗暴性等的具体影响,然后通过比较分析得出最佳温度范围。进行这些发动机性能测试实验的必备条件是有一个能检测并控制冷却水温在设定范围内的控制装置,研究并试制这样一个自动控制装置就是本课题的研究目的。 本课题所研制的控制器是以AT89S52单片机为检测控制中心的自动控制系统,通过向水箱加入冷水的方式,达到降低冷却水温的目的。通过控制器正面的5个按键可以进行温度范围的设定,4位数码管显示温度值,控制器背面有一个串行接口,用于控制器与计算机的通信。随着大规模集成电路技术的发展,特别是单片微处理器性能的提高,而价格又不断下降,使得设计这样一个控制装置成为可能。如何将单片机应用到柴油发动机的自动控制领域,也是当前柴油机自动化的焦点所在,本课题顺应了这种发展趋势,为柴油发动机冷却水温控制系统进一步深入研究创造条件。 本论文介绍了基于AT89S52单片机的水温控制器,它分为两大部分,硬件电路的设计和基于smith预估器补偿的PID控制软件的设计。文中分别介绍了温度测量电路、A/D转换电路、单片机及扩展口电路、键盘及显示、串行通信等硬件电路的设计方法和工作原理,详细介绍了控制算法选取依据、PID控制原理和控制软件的设计方法。通过仿真实验和模拟实验,得出所研制的控制器测量准确,反应灵敏,控制精度高,达到了预期的效果。
【关键词】：柴油机 冷却系统 PID 温度控制 AT89S52
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK42
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 第一章 绪论7-16
• 1．1 课题的背景7-11
• 1．1．1 前言7-8
• 1．1．2 冷却系统结构及其不足之处8-10
• 1．1．3 冷却水温过高过低对柴油机工作性能的具体影响10-11
• 1．2 柴油发动机冷却系统发展历史和国内外研究动态11-14
• 1．2．1 发展历史11-12
• 1．2．2 研究动态12-14
• 1．3 本课题研究的主要内容14-15
• 1．4 课题研究的应用前景15-16
• 第二章 汽车柴油发动机冷却水温控制系统总体设计16-20
• 2．1 冷却机理16-17
• 2．2 控制系统的构成17-19
• 2．3 系统的技术指标19-20
• 2．3．1 测温范围0-100℃19
• 2．3．2 多次测量取平均值19
• 2．3．3 通讯功能19
• 2．3．4 控制精度高19-20
• 第三章 系统的硬件设计20-33
• 3．1 控制系统的结构原理图20-21
• 3．2 控制主板21-22
• 3．3 前向信号输入通道22-27
• 3．3．1 AD590温度传感器22-23
• 3．3．2 温度测量电路中各器件的功能说明23-25
• 3．3．3 A/D转换电路25-27
• 3．4 后向通道27-28
• 3．4．1 继电器电路27-28
• 3．4．2 电机和阀门28
• 3．5 电源28-29
• 3．6 复位电路29
• 3．7 时钟电路29-30
• 3．8 键盘和显示30-31
• 3．9 串行通信31-32
• 3．10 系统抗干扰设计32-33
• 第四章 系统的软件开发33-49
• 4．1 控制算法的确定33-42
• 4．1．1 系统传递函数和温度控制算法的选择33-34
• 4．1．2 算法简介34-38
• 4．1．3 PID参数的确定38-41
• 4．1．4 算法的具体操作41-42
• 4．2 系统的软件设计42-49
• 4．2．1 主程序模块42-43
• 4．2．2 功能模块43-46
• 4．2．3 运算控制模块46-49
• 第五章 系统的调试与模拟实验49-53
• 5．1 系统基本硬件模块的调试49
• 5．2 温度检测电路的调试49
• 5．3 运算子程序调试49-50
• 5．4 温度PID控制算法的调试50-52
• 5．5 整个程序的连续调试52-53
• 第六章 结论及建议53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-57
• 附录57-60

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 徐继涛;发动机冷却系的智能控制系统研究[D];大连理工大学;2006年

2 李海峰;船舶柴油机冷却水温度智能控制系统研究与设计[D];大连海事大学;2007年

3 李传戈;热流道热平衡及测控系统的应用研究[D];西南交通大学;2008年

4 于天奇;船舶主机滑油温度智能控制系统的设计与研究[D];武汉理工大学;2010年

5 任林;船用大功率中高速柴油机冷却系统数值分析与试验研究[D];中国舰船研究院;2012年

6 段春辉;蓄电池水冷系统智能温度控制系统研制[D];青岛理工大学;2011年

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本文编号：266531