【摘要】：大功率柴油機電子化程度的不斷提升和控制模塊的不斷增多增加了柴油機控制系統(tǒng)的開發(fā)難度,采用經(jīng)驗設(shè)計的開發(fā)模式已無法滿足控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)和功能安全要求,因此采用基于模型的設(shè)計(Model-Based Design,MBD)的柴油機控制系統(tǒng)開發(fā)模式是整個行業(yè)的必然趨勢。本文基于MBD原理進行了大功率柴油機控制系統(tǒng)仿真設(shè)計及試驗驗證研究。首先在進行面向控制的大功率柴油機建模時,在確定各子模型參數(shù)擬合方法的基礎(chǔ)上,一般都根據(jù)實驗辨識得到各子模型的參數(shù),但是由于各子模型之間的耦合作用會導致模型精度下降,僅靠參數(shù)辨識無法確保整體柴油機模型的精度。其次工程中柴油機怠速控制使用的PID算法存在超調(diào)量大、調(diào)節(jié)滯后的問題,實驗中作者發(fā)現(xiàn)超調(diào)量大會導致調(diào)節(jié)階段出現(xiàn)噴油量為零的時間段,有概率導致柴油機熄火無法正常起動進入怠速工況。最后將柴油機控制策略應用層部署到控制器時,工程中常常將應用層模型生成代碼后與基礎(chǔ)軟件層代碼在外部編譯器中進行集成,該方法雖然靈活性較好,但是增加了工作量且容易出錯。論文針對面向控制的大功率柴油機模型高精度和實時性的要求,構(gòu)建了面向控制系統(tǒng)設(shè)計的大功率柴油機平均值模型。根據(jù)柴油機穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果,給出了各個子模型參數(shù)的擬合方法,并基于最小二乘法對模型參數(shù)進行辨識求解。然后,論文針對各子模型之間的耦合作用導致整體柴油機模型精度下降的問題提出了一種參數(shù)校準方法,以子模型輸出代替其串聯(lián)子模型的實驗輸入對串聯(lián)子模型的模型參數(shù)進行校準,從而保證柴油機模型的整體精度。模型驗證結(jié)果表明經(jīng)過校準的大功率柴油機模型具有較高的精度和實時性,能夠反應出柴油機的動態(tài)特性。論文在設(shè)計柴油機扭矩控制策略的基礎(chǔ)上,針對大功率柴油機怠速PID控制算法存在調(diào)節(jié)滯后、超調(diào)量大、調(diào)整時間長的問題,提出了基于摩擦扭矩模型的線性自抗擾(FTM-LADRC)大功率柴油機怠速控制算法。在線性擴張狀態(tài)觀測器中加入摩擦扭矩模型以提高線性擴張狀態(tài)觀測器的擾動估計速度和精度,使用實時擾動補償和比例控制律構(gòu)成狀態(tài)誤差反饋控制律對怠速進行閉環(huán)控制。通過離線仿真和硬件在環(huán)試驗對算法進行了驗證,結(jié)果表明FTM-LADRC怠速控制算法比PID控制算法的控制效果更佳,減少了超調(diào)和振蕩環(huán)節(jié),抗干擾能力強,工程應用中可降低控制器參數(shù)的標定工作量。論文針對基礎(chǔ)軟件層與柴油機應用層模型的代碼一鍵生成問題,對大功率柴油機電控軟件開發(fā)平臺集成方法進行了研究�；贏UTOSAR規(guī)范,論文確立了以硬件驅(qū)動底層代碼、配置模塊和接口模塊為核心的硬件驅(qū)動集成方法,將柴油機基礎(chǔ)軟件層集成到Simulink中,并且可以在Simulink中對硬件通道進行配置管理。另外論文針對Simulink自帶的查表模塊不能調(diào)用內(nèi)存管理模塊、無法滿足在線標定的問題,提出了一種變量存儲管理方法和查表模塊創(chuàng)建方法,使自建的查表模塊可以同時滿足離線數(shù)據(jù)燒寫和在線標定兩方面的要求。
【圖文】：

1（a）電子器件成本占比增長趨勢 （b）典型車輛控制單元代碼行數(shù)圖 1.1 車輛電子增長趨勢圖 1.1 可以看出，隨著電子器件的增長，對應控制系統(tǒng)的控制代碼量也在

圖 1.2 基于模型的設(shè)計和系統(tǒng)驗證流程，現(xiàn)代柴油機控制系統(tǒng)的軟件功能安全遇到了嚴峻環(huán)境下，為應對挑戰(zhàn)一方面要在保證管理系統(tǒng)軟件、進行軟件分層，，降低軟件系統(tǒng)開發(fā)的復雜性，比
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK423

【參考文獻】

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本文編號：2709477