可变凸轮相位器系统的控制策略及建模仿真研究
本文关键词:可变凸轮相位器系统的控制策略及建模仿真研究 出处:《合肥工业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:连续可变凸轮相位(CVCP)技术作为发动机的关键技术之一,通过改变凸轮轴与曲轴之间的相对角度来调节配气正时,可以有效提高发动机的低速扭矩、降低油耗、优化排放、改善怠速稳定性。由于CVCP系统的效能很大程度上依赖于电控单元(ECU)中的相关控制软件,因此,在实际应用于发动机控制之前,需要对CVCP系统的控制策略和算法进行大量的测试。在基于V开发模式和基于模型的软件开发过程中,软件在环(SIL)仿真是CVCP控制软件开发和调试的重要环节,因此,基于模型的控制设计和基于模型的软件测试便成为发动机管理系统(EMS)中CVCP控制软件开发的关键内容。本文针对汽油机叶片式CVCP系统,围绕CVCP控制策略和面向控制的被控对象建模两方面开展研究。采用基于模型的方法构建了CVCP控制系统应用层软件的控制逻辑和控制算法,借助于Matlab/Simulink软件平台建立了控制策略模型和CVCP执行机构动态模型,并利用发动机试验数据进行了验证。主要研究工作如下:1)面向控制的CVCP执行机构动态建模。基于物理过程和工作机理,建立了机油控制阀(OCV)和相位器数学模型,并转化成相应的Simulink动态仿真模型,根据机油流量特性曲线确定合适的控制占空比,利用发动机台架试验数据对所建立的相位器模型进行了离线仿真验证。2)基于模型的CVCP控制策略设计。建立了相位器使能模块、凸轮相位位置预估模块和位置控制模块的Simulink模型。根据发动机运行条件与控制策略中的相关控制参数,结合发动机台架试验标定的脉谱,通过判断使能标志确定相位器的使能状态。根据发动机转速和负荷,结合发动机温度、需求扭矩和扫气补偿等修正量,计算目标相位。采用传统PID控制算法,根据目标相位与实际相位的偏差查询P、I、D的标定系数脉谱,进而计算控制占空比。3)基于发动机台架测试数据的闭环仿真验证。将控制策略与凸轮相位器模型构成闭环系统,并建立CVCP系统的GUI界面,根据实测的发动机运行条件数据和实际相位值,通过仿真从稳态特性和响应特性两方面对控制效果进行评判。
[Abstract]:Continuously variable cam phase (CVCP) technology is one of the key technologies of the engine, by regulating the relative angle between the shaft and the cam crankshaft valvetiming, can effectively improve the engine torque at low speed, reduce fuel consumption, optimize emissions, improve the idling stability. Due to the performance of the CVCP system largely depends on the control unit (ECU) related control software, the result, when applied to the engine control before, need to control strategy and algorithm for CVCP system test. In the V development model based on model based software development process, software in the loop (SIL) simulation is an important part of software development and debugging of the control. CVCP therefore, control design model and software testing model based on will become the engine management system (EMS) based on CVCP control software development. The key of this paper gasoline engine vane CVCP Around the CVCP system, control strategy and research of control oriented modeling of the controlled object. The two model is constructed based on CVCP control logic control algorithm and application layer software system, based on the Matlab/Simulink software platform to establish a control strategy model and CVCP actuator dynamic model, which is validated by engine test data. The main research work is as follows: 1) for the control of the CVCP dynamic modeling mechanism. The physical process and working mechanism based on the established oil control valve (OCV) and phase mathematical model and Simulink dynamic simulation model to the corresponding oil, according to the flow characteristic curve to determine the appropriate control of the duty ratio of the phase model the off-line simulation is carried out to verify the use of.2 engine test data) control strategy design model based on CVCP was established. The phaser The module of the Simulink model, the cam position estimation module and position control module. According to the control parameters of the engine operating condition and control strategy, combined with the engine test bench calibration pulse spectrum, judging by enabling landmarks of the phaser enabled state. According to the engine speed and load, with the engine temperature, demand the torque and scavenging compensation correction, calculation of the target phase. By using the traditional PID control algorithm, according to the deviation of target phase and the actual phase of the query P, I, D pulse spectrum calibration coefficient, then calculate the control duty ratio.3) closed-loop simulation engine bench test data verification based on Control strategy and cam phase. A model of closed-loop system, and set up the CVCP system of the GUI interface, the engine operating conditions according to the measured data and the actual phase value by simulation from the steady-state characteristics and response characteristics of the two aspects The control effect is judged.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U464.13
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,本文编号:1371671
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