基于“V”模式柴油机控制策略研究及原型验证

发布时间：2017-10-04 03:09

  本文关键词：基于“V”模式柴油机控制策略研究及原型验证

  更多相关文章： 高压共轨 模糊-PID 智能积分 分数阶控制器 V模式

【摘要】：近50年以来,能源问题日益对全球经济政治发展趋势产生显著影响,而石油资源逐步枯竭也是全人类必须面对的事实,目前在全球领域内对于这种状况还没有效的解决办法。所以,从改进技术方面来全面实现能源节约,把石油资源的总体消耗水平降低,是一个正确的选择。因此,低油耗柴油机的研发成为各国共同研究方向。低油耗是高压共轨柴油机系统的特点,在现阶段,高压共轨柴油机共轨压力和怠速工况的闭环系统主要运用常规PⅠD控制策略,虽然常规PⅠD算法结构简单,适应能力强,但由于柴油机本身的工况非常复杂,如果只用常规PⅠD控制策略难以满足现实需要。本文首先基于"V"模式开发流程下建立柴油机模型,通过模块化建模技术,将柴油机本体模型划分为气缸子系统、冷却系统、供油系统、进气系统等模块,再构建高压共轨柴油机(通过平均值模型)物理模型。由MATLAB/Simulink仿真软件进行高压共轨柴油机模型的设计与建立,实现模型验证。另外,分析以脚踏板开度、转速、冷却水温度等传感器采集量为输入量,以轨压、喷油最佳提前角(喷油时间)和喷油量这些电控参数为被控量所建立的高压共轨柴油机(ECU)模块的工作原理。在上述工作基础上,本文对PⅠD、模糊-PⅠD、智能积分PⅠD(即:PⅡD)和分数阶智能积分PⅠD(即:PⅡλD)几种控制策略进行研究,对原模型里的怠速工况闭环控制和共轨压力闭环控制模块中的常规PⅠD控制策略进行改进。在怠速模块里,分别采用常规PⅠD控制和模糊-PⅠD控制两种算法进行离线仿真,仿真结果表明:模糊-PⅠD控制算法优于常规PⅠD控制,能够有效改善怠速控制系统的性能。在轨压模块里,采用常规PⅠD、PⅡD和PⅡλD三种控制算法进行离线仿真,仿真结果表明:PⅡλD控制策略优于常规PID和PⅡD控制策略。最后,本文用提出的模糊-PⅠD控制器和PⅡλD控制器替代常规PⅠD控制器,建立高压共轨柴油机新模型。并分别对新模型和原模型在测试与分析设备(Testbasic)上进行软件在环仿真,仿真结果表明:采用模糊-PⅠD和PⅡλD控制器的高压共轨柴油机新模型比原模型的控制效果好。
【关键词】：高压共轨 模糊-PID 智能积分 分数阶控制器 "V"模式
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 柴油机电控系统概述9-12
• 1.1.1 柴油机的发展历程9
• 1.1.2 柴油机电控技术的发展现状9-11
• 1.1.3 柴油机电控高压共轨系统的发展现状11-12
• 1.2 柴油机电控高压共轨系统轨压与怠速控制研究与发展现状12-13
• 1.2.1 轨压控制策略的研究与发展现状12-13
• 1.2.2 怠速控制系统的研究与发展现状13
• 1.3 "V"模式13-16
• 1.4 本文工作16-17
• 2 高压共轨柴油机系统建模17-28
• 2.1 平均值模型17
• 2.2 柴油机系统(高压共轨)建模17-26
• 2.2.1 建模的性能要求18
• 2.2.2 进气系统模型18-21
• 2.2.3 燃油系统模型21-23
• 2.2.4 冷却系统模型23-24
• 2.2.5 气缸模块模型24-25
• 2.2.6 起动机模型25-26
• 2.2.7 测功机模型26
• 2.3 模型验证26-28
• 3 电控高压共轨柴油机系统ECU控制逻辑分析28-37
• 3.1 状态检测控制策略30
• 3.2 喷油量的控制策略30-33
• 3.2.1 基本控制策略31
• 3.2.2 起动过程油量控制策略31-32
• 3.2.3 怠速控制策略32-33
• 3.2.4 调速控制策略33
• 3.3 喷油压力控制策略33-35
• 3.4 喷油最佳提前角和喷油脉宽控制策略35-37
• 4 怠速和共轨压力控制策略改进37-60
• 4.1 常规PID控制算法38-40
• 4.1.1 位置式PID和增量式PID39
• 4.1.2 PID参数的整定39-40
• 4.2 模糊-PID控制算法40-46
• 4.2.1 模糊-PID控制器的控制原理40-41
• 4.2.2 模糊-PID控制器的模糊论域和模糊化的确定41-44
• 4.2.3 模糊-PID控制器的模糊推理44-46
• 4.3 常规PID和模糊-PID控制器运用到怠速工况46-50
• 4.4 智能积分(PIID)和分数阶智能积分(PII~λD)50-53
• 4.4.1 智能积分(PIID)50-51
• 4.4.2 分数阶智能积分(PII~λD)51-53
• 4.5 常规PID、PIID、PII~λD控制器运用到轨压控制53-56
• 4.6 怠速工况和轨压控制的离线仿真56-60
• 5 软件在环仿真60-70
• 5.1 测试与分析设备60-65
• 5.1.1 实时系统60-64
• 5.1.2 综合信号管理单元64
• 5.1.3 可编程电源64-65
• 5.1.4 电源分配单元65
• 5.2 软件平台65-67
• 5.2.1 VeriStand软件的优势65-67
• 5.2.2 模型加载到上位机中的方法67
• 5.3 仿真结果67-70
• 6 总结和展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 7 参考文献72-78
• 8 致谢78

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本文编号：968268