【摘要】：內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用了電子控制技術(shù),使其燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能得到很大改善;電子控制也從僅用于燃油噴射控制功能發(fā)展到應(yīng)用于所有功能。目前電子控制已經(jīng)深入到內(nèi)燃機(jī)的每一個(gè)系統(tǒng)中,其運(yùn)行的每時(shí)每刻都離不開控制系統(tǒng)的工作。隨著新技術(shù)應(yīng)用的不斷增多,內(nèi)燃機(jī)電子控制功能日益復(fù)雜,系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器數(shù)量和種類都不斷增多,導(dǎo)致電控單元設(shè)計(jì)更加復(fù)雜;為了保證軟件和硬件工作可靠性,需要對各個(gè)部分進(jìn)行嚴(yán)格的測試。電控單元設(shè)計(jì)是一個(gè)邊開發(fā)、邊測試、邊改進(jìn)的過程,軟件和硬件設(shè)計(jì)完成后需要將二者集成,進(jìn)行完整的控制功能測試。通常將控制器安裝在被控對象上進(jìn)行測試,但是被控對象的開發(fā)周期比控制單元長,導(dǎo)致控制器開發(fā)完成后無法立即進(jìn)行測試和改進(jìn)工作。硬件在環(huán)測試技術(shù)利用被控對象仿真模型和實(shí)時(shí)機(jī)硬件,仿真被控對象運(yùn)行過程;該技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)能夠接受電控單元的控制信號,并仿真?zhèn)鞲衅餍盘杺鬟f給電控單元,因此能夠代替被控對象對控制器進(jìn)行測試。針對實(shí)時(shí)機(jī)系統(tǒng)功能,本文設(shè)計(jì)了汽油機(jī)電控單元硬件在環(huán)測試系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)機(jī)硬件方面,根據(jù)某控制器的功能和I/O資源需求,選用d SPACE相關(guān)的處理器卡、I/O卡、信號調(diào)理卡,外部供電選用TDK可編程電源,從而組成實(shí)時(shí)機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠滿足發(fā)動機(jī)仿真的高實(shí)時(shí)性要求、復(fù)雜信號的仿真要求和眾多輸入與輸出接口的要求等。基于軟件Control Desk設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面,并建立信號關(guān)聯(lián),用于測試過程中對模型參數(shù)的標(biāo)定和測量。使用Automation Desk建立了自動化測試用例,并在系統(tǒng)上進(jìn)行測試和報(bào)告輸出,并對測試結(jié)果進(jìn)行分析。在汽油機(jī)仿真模型方面,根據(jù)各部分功能建立了用于控制器功能測試的汽油機(jī)仿真模型。首先分析汽油機(jī)各部分的組成部件及其工作原理,基于各個(gè)模塊的經(jīng)驗(yàn)公式和理論公式,建立起各模塊的仿真模型。為了增強(qiáng)模型仿真的實(shí)時(shí)性,部分模塊采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)線性擬合方式仿真。該模型主要包含燃油供給系統(tǒng)模型、進(jìn)排氣系統(tǒng)模型、缸內(nèi)燃燒模型和冷卻系統(tǒng)模型,各模塊按照系統(tǒng)中的組成部件分別搭建了子模型。然后對某控制器接口和實(shí)時(shí)機(jī)接口進(jìn)行了分析,其中噴油信號、點(diǎn)火信號、爆震信號使用專用接口,數(shù)字信號、模擬信號、PWM信號等使用普通接口,分別建立起控制器與實(shí)時(shí)機(jī)接口的對應(yīng)關(guān)系。對各傳感器工作原理和在控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行了分析,建立了各類傳感器仿真模型,其中曲軸、凸輪軸傳感器和爆震傳感器基于d SPACE模塊生成仿真信號,溫度、壓力和氧傳感器基于傳感器工作原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了仿真模型,并將仿真模型信號輸出,通過示波器顯示仿真波形。最后分析測試用例設(shè)計(jì)方法,并針對各部分功能分析了相關(guān)的影響因素;覆蓋的主要功能有:燃油供給系統(tǒng)控制功能、點(diǎn)火系統(tǒng)控制功能、怠速控制功能、空燃比控制功能、負(fù)載控制功能、渦輪增壓控制功能、進(jìn)氣控制功能、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)控制功能、主繼電器控制功能。對每一個(gè)控制功能設(shè)計(jì)了測試用例,并在系統(tǒng)中逐一進(jìn)行了測試。在實(shí)施測試過程中,通過上位機(jī)用戶界面記錄了各功能相關(guān)的信號數(shù)據(jù),并對所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。
【圖文】：

圖 1.1 硬件在環(huán)測試系統(tǒng)信號流圖V 模式開發(fā)流程在控制器開發(fā)過程中被廣泛使用[6]，使開發(fā)進(jìn)程更易管控，開團(tuán)隊(duì)分工明確。V 模式開發(fā)流程如圖 1.2 所示，，在整個(gè)流程中，當(dāng)執(zhí)行后面的到問題，可快速返回到前面的步驟進(jìn)行修改，便于對控制邏輯和算法的優(yōu)化�？刂破鞴δ芡暾�，在開發(fā)過程中需要對控制器進(jìn)行不斷地測試驗(yàn)證；測試工整個(gè)開發(fā)流程中。V 模式開發(fā)流程包括初期的需求定義、功能設(shè)計(jì)、快速原型碼生成、硬件在環(huán)仿真測試至最終的實(shí)車標(biāo)定。硬件在環(huán)測試和實(shí)車標(biāo)定過程問題，可返回至快速原型和代碼生成階段進(jìn)行完善，保證了控制功能的完整性。

圖 1.2 控制器 V 模式開發(fā)流程在環(huán)仿真技術(shù)又稱半實(shí)物仿真，該技術(shù)主要為控制器建立虛擬的被器的控制功能驗(yàn)證。這種虛擬對象結(jié)合物理仿真和數(shù)學(xué)仿真技術(shù)，對程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。該技術(shù)以計(jì)算機(jī)為工具，對被控對象的仿真模型進(jìn)因此該技術(shù)需要完整的被控對象模型。在建立被控對象模型時(shí)，需要原理深入研究，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方程。仿真模型建立完成之后，使用上位機(jī)對仿真過程進(jìn)行管理；設(shè)計(jì)相應(yīng)的測試用例，對控制策在普通嵌入式開發(fā)過程中，對控制功能的測試工作是等到開發(fā)工作完果測試過程中發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的錯(cuò)誤，需要對前期的工作返工，將造成，這樣就會嚴(yán)重阻礙項(xiàng)目的正常進(jìn)行。如果使用 V 模式開發(fā)流程，所開發(fā)的功能進(jìn)行測試驗(yàn)證，出現(xiàn)問題時(shí)能夠立即改正，避免了上件在環(huán)測試技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.171

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635099