基于LabVIEW的发动机仿真测试系统开发与应用

发动机工作过程复杂,运转速度过快,导致测试其性能时只能采用实车检测的方法;对高性能数据采集和半实物仿真技术进行了研究,提出了一种基于LabVIEW的电控发动机半实物仿真测试系统;将电控发动机ECU和其它实物部件直接放入仿真回路中,根据机械动力学、热力学规律和大量实验数据,建立发动机的数学模型;通过LabVIEW测控程序并设置运行环境及发动机参数,可获取电控发动机的工况和性能;统计相同条件下,仿真系统和真实发动机之间反馈信号的误差,结果表明:测试系统能够满足实时性要求,测试结果准确;该系统节约了电控发动机的开发成本,缩短了开发周期。     

水电机组紧凑型培训仿真机的开发

以35MW水力发电机组为仿真对象,建立了对象的全工况的数学模型和仿真模型,并基于该仿真模型采用微机网络和仪表盘台相结合的紧凑模式,开发完成了面向运行人员的培训仿真系统.该系统能对运行人员进行包括机组启停、正常运行和事故处理等运行方面的培训.由于采用紧凑型的系统设计方式,使得不但系统能够保持实际对象的风格,同时也便于扩展,大大降低了系统的成本.该系统已经投入实际运行,其运行的结果证明了系统的可靠性和实用性.     

内燃机车通信软件研发平台

基于工业控制计算机在测控系统中的应用经验,结合自主开发的机车总线通信板卡与Windows系统编程技术,开发一种内燃机车总线通信软件研发平台。通过计算机软件模拟内燃机车柴油机电喷控制器的运行参数进而达到仿真柴油机运行的效果。通过总线通信中各参数的变化,模拟各种内燃机车控制设备的运行情况,进而达到对内燃机车整车的模拟运行,实现辅助机车控制部件通信软件开发目的。该研发平台在产品研发、测试与检修领域具有一定的实际意义。     

相继增压柴油机试验台测控系统设计

发动机台架试验是发动机性能测试的主要手段,采用计算机控制的自动测试与控制系统是其发展的必然趋势。以NI多功能数据采集(DAQ)卡硬件为基础,自主设计了发动机各种测量和控制信号的调理和控制电路;以LabVIEW为上位机软件开发环境,开发了相继增压柴油机试验台测控软件,实现了对柴油机工况及相继增压系统的控制以及对各参数的采集、显示、存储、回放、报警等功能。通过对该系统的测试,表明系统功能完善、测试和控制精度较高、运行稳定可靠,达到了预期目标。     

FADEC硬件在回路测试系统设计

发动机全权限数字电子控制器(FADEC)对航空发动机进行实时在线控制,其控制效果直接影响发动机的安全运行.硬件在回路测试系统是FADEC设计与验证的重要手段之一.设计了一种FADEC硬件在回路测试系统,该系统包括发动机电子控制器(EEC)、接口模拟器、发动机和飞机模型及其显示系统.该系统可以实时模拟发动机和飞机的各种传感器、执行机构信号,对FADEC进行高效、全面的验证,主要包括控制规律、EEC的接口电路、自检测、容错和重构策略等.通过大量的试验测试表明,该系统能够实现实时、稳定、高效的闭环仿真,达到了验证控制算法和控制逻辑的要求.     

采煤机开采作业机电液一体化虚拟仿真平台设计

针对目前采煤机开采作业虚拟仿真大多根据预设轨迹进行三维仿真、较少考虑煤层负载影响、不能展现采煤机运行动态过程的问题,利用LabVIEW与Simulink的交互式程序开发技术,将采煤机开采作业的三维仿真、电气与液压系统仿真、具体工况三者有机结合起来,设计了采煤机开采作业机电液一体化虚拟仿真平台。在煤层负载突变工况下,通过对电气调速系统、液压调高系统的控制,实现滚筒转速和牵引速度自动调整,从而降低滚筒负载。测试结果表明:该平台能精确、形象地展现采煤机运行的动态过程与煤层负载突变工况下的控制过程。在采煤机操作培训中,该平台能帮助采煤机操作人员掌握煤层负载突变工况下的采煤机控制策略,避免实操风险。     

车载信息仿真与测试系统研究

传统的串行开发模式制约车载信息系统的开发。为此,通过对车载设备和车载操作系统进行仿真,获取设备通信履历,实现一种基于消息的车载信息仿真与测试系统。该系统通过实时获取车载设备的运行信息,对车载设备的运行情况进行监控。仿真实验结果证明,该系统可有效降低开发的错误率,实现车载信息系统的并行开发和测试。     

某型涡扇发动机半实物仿真系统设计

本文研究了虚拟仪器技术在某型涡扇发动机半实物仿真系统中的应用,介绍了基于虚拟仪器技术的系统硬件结构设计、软件结构设计.该系统能完成涡扇发动机的静态和动态过程的半实物仿真实验,且具有高测试精度、高可靠性、人机交互性好等特点.实验结果表明该实验系统具有很大的实用价值,能满足科研工作的需要.     

小型涡轴发动机数控系统硬件在回路仿真技术研究

建立小型涡轴发动机电子控制器测试、试验工作环境和发动机气动热力学模型,运行发动机数学模型,通过硬件接口系统,与数控系统中数字电子控制器实物连接,组建硬件在回路仿真系统。通过对该硬件在回路仿真系统的大量测试和系统试验,结果表明:该硬件在回路仿真系统能够实时、有效、稳定地模拟发动机工作状态和各类功能模式,为后续进一步开展发动机数字电子控制系统的分析、设计、研制和验证奠定了很好的试验基础。     

MC68HC9S12单片机的发动机电喷系统设计

设计基于MC68HC9S12单片机的发动机电喷控制系统。结合节能车的特殊要求进行了硬件抗干扰设计,结合节油型的综合工况进行了控制算法设计。系统的装机和装车道路试验表明,该控制系统具有明显的节油效果,达到了预期的目标。     

Simple adaptive air-fuel ratio control of a port injection SI engine with a cylinder pressure sensor

The problem of air-fuel ratio(AFR) control of the port injection spark ignition(SI) engine is still of considerable importance because of stringent demands on emission control. In this paper, the static AFR calculation model based on in-cylinder pressure data and on the adaptive AFR control strategy is presented. The model utilises the intake manifold pressure, engine speed, total heat release, and the rapid burn angle, as input variables for the AFR computation. The combustion parameters, total heat release,and rapid burn angle, are calculated from in-cylinder pressure data. This proposed AFR model can be applied to the virtual lambda sensor for the feedback control system. In practical applications, simple adaptive control(SAC) is applied in conjunction with the AFR model for port-injected fuel control. The experimental results show that the proposed model can estimate the AFR, and the accuracy of the estimated value is applicable to the feedback control system. Additionally, the adaptive controller with the AFR model can be applied to regulate the AFR of the port injection SI engine.     

车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望

发动机电子控制系统是高性能、高可靠性发动机开发的核心研究内容,是保证发动机动力性、经济性和排放性的重要因素之一.针对车用汽油发动机,本文首先分析了典型的车用汽油发动机电子控制系统结构,然后围绕电子节气门控制系统、燃油喷射控制系统、点火控制系统、空燃比控制系统、怠速控制系统、涡轮增压控制系统、爆震检测与控制系统以及汽油机先进燃烧模式控制这8项关键问题展开论述,并着重介绍了近年来国内外的研究内容和研究成果.最后对车用汽油发动机电子控制系统的发展前景和发展方向进行了展望.     

混联式混合动力汽车电子节气门系统研究

混合动力汽车(HEV)对发动机的控制提出了新的要求,针对问题,提出了以电子节气门系统精确控制发动机的进气量,量化输出转矩的方案.在分析一种混联式混合动力汽车整体结构、电子节气门的工作原理、结构以及主要的非线性影响因素基础上,将电子节气门控制系统与主控制器集成,并建立了基于滑模控制的仿真模型.仿真与试验测试结果表明,所研究的电子节气门控制系统能迅速获得预期节气门开度,很好地执行主控制器发出的控制指令,并且响应速度快,稳定性好,满足了混合动力汽车对发动机的控制要求.     

缸内直喷汽油机的自抗扰轨压跟踪控制器设计

获得期望的共轨压力是保证缸内直喷发动机(GDI)稳定工作和喷油量精确控制的一个重要前提. 本文针对缸内直喷汽油发动机轨压控制问题, 首先通过动力学分析建立了共轨燃油喷射系统的数学模型; 由于系统中存在有较强的非线性和不确定性, 采用基于模型但对模型的精确形式依赖较小的自抗扰控制技术设计轨压跟踪控制器,其中线性扩张状态观测器(ESO) 对系统存在的总扰动和不确定性进行了估计, 非线性误差反馈控制(NLSEF) 则采用反馈补偿实现扰动的抑制. 最后, 通过给定不同的参考轨压对控制器的有效性进行验证, 仿真结果表明控制性能是满意的.     

Revisiting the benchmark problem of starting control of combustion engines

Starting of combustion engines is a typical transient operating mode that has significant influence to the engine performance. Due to the distinct variations in the pathes of air intake and fuel injection, the model of the engine system contains considerable uncertain parameters. To search effective control schemes that guarantee desired performance, engine starting control is proposed as a benchmark challenge problem. As a challenging result, a model-based control scheme is developed perviously. In this work, the benchmark problem is revisited and a modification for the fuel injection path control of the previous work is proposed by integrating a time sequence regressive based parameter tuning strategy. Validation by the benchmark problem simulator shows that although the new strategy has simple structure, similar control performance is obtained. Especially, the new strategy has potential extensibility with learning based methods to further improve the performance of the benchmark problem on engine starting control.     

基于单片机的双燃料汽化器微机控制系统设计

汽油发动机双燃料汽化器采用乙醇和汽油分开放置的燃料储存方式,避免了乙醇汽油存在的诸多弊端,在此,设计了以AT89S52单片机为核心的双燃料汽化器的微机控制系统,该控制系统实现了双燃料汽化器的按键显示、缺液检测及报警、发动机转速测量及计算、乙醇泵堵转检测及保护、乙醇量喷射控制、液压缸液压杆限位检测及保护等功能,同时,能实时采集汽车发动机的转速信号,通过预置的软件对发动机转速进行分析,精确计算出乙醇单次喷射时间和喷射频率,从而准确控制乙醇与空气、汽油的按配比混合掺烧,提高了汽油的燃烧效率,降低了油耗,减少了有害物质的排放,达到了节能减排的目的;实际应用中,该控制系统运行稳定,抗干扰性能良好,控制准确,具有一定的实际应用价值。     

基于MC9S12的电控燃料喷射系统研究

利用单片机MC9S12,在单缸柴油机基础上设计乙醇/柴油双燃料发动机电控燃料喷射系统.分析了系统组成及功能,设计系统硬件电路,利用单片机输入捕捉输出比较时序控制、燃料喷射脉宽脉谱和双线性插值查表算法实现对乙醇燃料喷射量的精确控制.仿真及试验测试表明,利用该系统可实现不同工况下乙醇燃料变脉宽喷射,有效地进行乙醇/柴油混合...     

电子节气门控制器的设计

针对电子节气门系统结构复杂的特点,提出了一种新的电子节气门位置传感器智能控制的设计方法。该控制器由TMS320LF4207中央处理器和TLF6209驱动芯片等组成。具体给出了电子节气门系统在发动机控制系统中的应用框架,通过专家自整定PID控制策略,实现对节气门系统的位置控制。电子节气门开度的阶跃响应试验验证了该方法可以对电子节气门实现精确、快速和稳态误差小的闭环控制。     

A model-based gain scheduling approach for controlling the common-rail system for GDI engines

The progressive reduction in vehicle emission requirements have forced the automotive industry to invest in research for developing alternative and more efficient control strategies. All control features and resources are permanently active in an electronic control unit (ECU), ensuring the best performance with respect to emissions, fuel economy, driveability and diagnostics, independently from engine working point. In this article, a considerable step forward has been achieved by the common-rail technology which has made possible to vary the injection pressure over the entire engine speed range. As a consequence, the injection of a fixed amount of fuel is more precise and multiple injections in a combustion cycle can be made. In this article, a novel gain scheduling pressure controller for gasoline direct injection (GDI) engine is designed to stabilise the mean fuel pressure into the rail and to track demanded pressure trajectories. By exploiting a simple control-oriented model describing the mean pressure dynamics in the rail, the control structure turns to be simple enough to be effectively implemented in commercial ECUs. Experimental results in a wide range of operating points confirm the effectiveness of the proposed control method to tame efficiently the mean value pressure dynamics of the plant showing a good accuracy and robustness with respect to unavoidable parameters uncertainties, unmodelled dynamics, and hidden coupling terms.     

大功率天然气发动机怠速控制策略研究

为提高大功率天然气发动机怠速时的稳态和动态效果,以V模式为研究手段,基于一款六缸天然气多点电喷发动机,实现了发动机怠速控制策。首先针对不同的怠速工况设计了不同的目标怠速转速值的计算,并根据发动机特性确定了PI控制模式。利用目标怠速转速和瞬时转速的差值确定不同PI控制参数,通过PI控制调节电子节气门的开度,从而实现对发动机怠速转速的控制。然后根据实际发动机参数搭建了发动机MATLAB/SIMULINK仿真模型,用于对怠速控制策略进行软件在环仿真测试以及PI控制参数预标定。最后在天然气发动机试验台架上对控制策略进行了进一步的试验和标定。试验结果表明：该怠速控制策略,可让发动机转速响应时间控制在1秒左右,转速稳定时间在2秒左右,发动机转速稳态误差控制在±5rpm范围之内,实现了对怠速的良好稳定控制。