基于模型的天然气发动机转矩控制研究

【摘要】： 本文采用基于模型的开发设计方法对天然气发动机转矩控制系统进行研究。首先,研究天然气发动机转矩控制理论,推导点火提前角、空燃比和节气门开度三个控制参数与转矩之间的关系。在不同发动机工况下,分析三个控制参数的调节方法以及它们之间的关系,为建立控制策略模型提供依据。 然后,利用Matlab/Curve Fitting Tool工具箱对传感器标定数据进行分析,建立温度和压力等传感器模型;通过原理分析建立位置传感器模型,使物理信号和传感器电压信号对应。将天然气发动机控制系统分为操纵意图、转矩控制、底层驱动三个相互关联的功能模块,为建立控制系统模型奠定基础。利用Matlab/Simulink/Stateflow实现控制系统模型。经过信号有效性检测和处理模型得到可信的传感器信号用于发动机状态的识别和控制策略计算,分工况建立控制策略模型,控制点火提前角、空燃比和电子节气门开度。 最后,建立天然气发动机模型用于验证和确认所建立的控制策略模型的可行性和正确性,离线仿真结果表明所建立的模型符合控制系统要求。利用Matlab/RTW技术,将模型写入MACS565汽车快速原型开发系统主控制器中,进行在环仿真测试和验证,并建立初始MAP图的标定模型。 采用基于模型的开发设计方法能够增加开发过程的灵活性,减少开发时间提高工作效率。 【关键词】：控制系统模型 天然气发动机 转矩控制 模型验证 MACS565
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK470
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 概述8-23
• 1.1 天然气汽车的发展现状8-10
• 1.2 天然气发动机研究现状10-12
• 1.3 基于模型的开发设计方法12-17
• 1.4 基于转矩的发动机控制研究现状17-20
• 1.5 课题主要来源和研究的意义20-23
• 2 基于转矩的天然气发动机控制原理23-34
• 2.1 转矩控制原理23-28
• 2.2 基于转矩的电控系统调节方法28-29
• 2.3 控制策略29-33
• 2.4 本章总结33-34
• 3 天然气发动机电控系统的模型34-50
• 3.1 天然气发动机控制系统组成34
• 3.2 传感器模型34-42
• 3.3 执行器模型42-45
• 3.4 天然气发动机控制系统模型45-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 基于Matlab/Simulink/Stateflow的控制器模型50-71
• 4.1 传感器信号有效性诊断模型50-57
• 4.2 发动机状态的识别57-59
• 4.3 操作意图协调模型59-61
• 4.4 主控制器模型61-66
• 4.5 底层驱动模型66-70
• 4.6 本章小结70-71
• 5 控制器模型的仿真确认与验证71-81
• 5.1 天然气发动机模型71-76
• 5.2 模型确认和验证结果76-80
• 5.3 本章小结80-81
• 6 基于MACS565的模型在环仿真81-91
• 6.1 MACS565快速原型系统及其组件81-83
• 6.2 在环验证模型83-84
• 6.3 验证结果84-87
• 6.4 标定系统模型87-90
• 6.5 本章结论90-91
• 7 总结与展望91-93
• 7.1 本文总结91
• 7.2 本文展望91-93
• 参考文献93-97
• 附录97-100
• 攻读硕士学位期间的主要研究工作100-104
• 致谢104

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