發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 17:27

  本文關(guān)鍵詞：客車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇智能控制系統(tǒng)的研發(fā)

  更多相關(guān)文章： 客車?yán)鋮s系統(tǒng) 智能控制 PWM脈寬調(diào)制 基于前饋的PID控制

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們生活水平的提高,汽車的作用越來越不可替代,尤其是客車的發(fā)展為人們的出行提供了極大的方便。但是傳統(tǒng)客車?yán)鋮s系統(tǒng)有很多不完善的地方,給空氣造成了很大的污染,影響了人們的生活。因此,客車的發(fā)展在滿足自身冷卻要求的同時(shí)符合國家的排放標(biāo)準(zhǔn)是今后客車發(fā)展的必經(jīng)之路。目前,國內(nèi)大多數(shù)客車公司生產(chǎn)的客車配備的冷卻系統(tǒng)由水箱、水泵、散熱器及冷卻風(fēng)扇等組成。傳統(tǒng)的客車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)雖然也能滿足客車散熱的需求,但是其工作效率低、效果不理想,風(fēng)扇及水泵的轉(zhuǎn)速對發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有很大的依賴性,不能根據(jù)客車發(fā)動(dòng)機(jī)的工況變化做相應(yīng)的調(diào)整,發(fā)動(dòng)機(jī)低速高負(fù)荷工作時(shí),冷卻不足,發(fā)動(dòng)機(jī)高速低負(fù)荷工作時(shí),冷卻過度。因此,為了使客車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的工況相匹配,需要冷卻風(fēng)扇和水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)完全解耦。本次設(shè)計(jì)采用電子風(fēng)扇代替原來的機(jī)械式風(fēng)扇,把原來的傳統(tǒng)水泵替代成電動(dòng)式的,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制還需用到溫度傳感器及單片機(jī)。本次課題研究的內(nèi)容是客車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng),該系統(tǒng)的工作原理是安裝在散熱水箱進(jìn)出口管及安裝在中冷器出氣管的溫度傳感器檢測進(jìn)出散熱器的冷卻液溫度及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度,把檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號后送入PIC單片機(jī)。PIC單片機(jī)接收到溫度信號轉(zhuǎn)化成的電信號后分析計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出相應(yīng)的PWM控制信號,控制信號經(jīng)過放大電路放大以后分別驅(qū)動(dòng)散熱器風(fēng)扇、中冷器風(fēng)扇和水泵轉(zhuǎn)速。冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻風(fēng)將散熱器及中冷器周圍的多余熱量帶走,水泵轉(zhuǎn)速的不同就會改變冷卻管路中的冷卻液的流量,冷卻液流量的改變就會改變吸收的發(fā)動(dòng)機(jī)熱量,從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常的工作�？刂菩盘柕妮敵鲂问绞荘WM脈沖,由于PWM脈沖的特性,可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)及風(fēng)扇電機(jī)的無級變速,從而可以使水泵及風(fēng)扇根據(jù)冷卻液溫度及進(jìn)氣溫度的變化實(shí)現(xiàn)無極變速。然后,可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻液流量及冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,保證發(fā)動(dòng)機(jī)多余的熱量及時(shí)散到空氣中,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在正常的溫度范圍內(nèi)。另外,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的可靠性及平順性,采用基于前饋的PID控制方法。引入基于前饋的PID控制可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化對冷卻系統(tǒng)的散熱量進(jìn)行預(yù)測,同時(shí)根據(jù)環(huán)境溫度和車速的變化調(diào)節(jié)執(zhí)行器,可有效的解決冷卻系統(tǒng)控制的遲滯問題。
【關(guān)鍵詞】：客車?yán)鋮s系統(tǒng) 智能控制 PWM脈寬調(diào)制 基于前饋的PID控制
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.138.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容和主要工作14-16
• 第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇智能控制的總體設(shè)計(jì)16-23
• 2.1 傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)16-17
• 2.1.1 傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的組成及原理16
• 2.1.2 傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)形式及其弊端16-17
• 2.2 智能控制的冷卻系統(tǒng)17-18
• 2.2.1 智能控制冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)17
• 2.2.2 智能控制冷卻系統(tǒng)的組成及原理17-18
• 2.3 智能控制系統(tǒng)的控制方案18-23
• 2.3.1 控制方案一18-20
• 2.3.2 控制方案二20-21
• 2.3.3 兩種方案的對比21-23
• 第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇智能控制系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算23-32
• 3.1 冷卻風(fēng)扇的選型設(shè)計(jì)23-26
• 3.1.1 冷卻系設(shè)計(jì)的已知條件23-24
• 3.1.2 計(jì)算冷卻系的散熱量24
• 3.1.3 估算選配散熱器24
• 3.1.4 風(fēng)扇的選型及散熱器前空氣流速Vr的計(jì)算24-25
• 3.1.5 冷卻空氣進(jìn)出散熱器的溫差△t_a的計(jì)算25
• 3.1.6 冷卻液在冷卻管道中循環(huán)時(shí)的容許溫升△t_w25-26
• 3.1.7 設(shè)計(jì)工況下液氣平均溫差Δt的計(jì)算26
• 3.1.8 散熱器換熱系數(shù)K_r的選配26
• 3.1.9 驗(yàn)算散熱器的散熱面積26
• 3.2 中冷器的選型設(shè)計(jì)26-29
• 3.2.1 中冷器的作用26-27
• 3.2.2 中冷器的型式27
• 3.2.3 中冷器的結(jié)構(gòu)27-28
• 3.2.4 中冷器的設(shè)計(jì)計(jì)算28-29
• 3.3 水泵的選型設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.1 冷卻水的循環(huán)量計(jì)算30
• 3.3.2 水泵消耗的功率計(jì)算30-31
• 3.3.3 水泵的轉(zhuǎn)矩計(jì)算31-32
• 第4章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)32-40
• 4.1 硬件組成32
• 4.2 微控制器的選型及設(shè)計(jì)32-34
• 4.2.1 微控制器的選型32-33
• 4.2.2 微控制器的最小系統(tǒng)33-34
• 4.3 溫度采集電路34-35
• 4.4 系統(tǒng)的輸出模塊35-38
• 4.4.1 驅(qū)動(dòng)信號放大電路35-36
• 4.4.2 風(fēng)扇控制驅(qū)動(dòng)電路36
• 4.4.3 水泵控制驅(qū)動(dòng)電路36-37
• 4.4.4 節(jié)溫器控制驅(qū)動(dòng)電路37-38
• 4.4.5 中冷器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路38
• 4.5 通信電路38-39
• 4.6 報(bào)警電路39-40
• 第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)40-53
• 5.1 PWM的工作原理40-41
• 5.2 PID控制系統(tǒng)41-45
• 5.2.1 PID控制系統(tǒng)的原理41-42
• 5.2.2 數(shù)字PID控制算法42-43
• 5.2.3 積分分離PID的原理43-44
• 5.2.4 基于前饋的PID反饋控制44-45
• 5.3 冷卻風(fēng)扇智能控制系統(tǒng)的控制策略45-48
• 5.3.1 系統(tǒng)控制的總體策略45
• 5.3.2 暖機(jī)控制45-46
• 5.3.3 行駛控制46-47
• 5.3.4 后冷卻控制47-48
• 5.4 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)48-53
• 5.4.1 主程序48-49
• 5.4.2 溫度控制模塊49-50
• 5.4.3 PID調(diào)節(jié)模塊50-51
• 5.4.4 與發(fā)動(dòng)機(jī)通信模塊51-53
• 第6章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)53-56
• 6.1 硬件抗干擾設(shè)計(jì)53-54
• 6.1.1 電源及接地電路設(shè)計(jì)53-54
• 6.1.2 進(jìn)入系統(tǒng)I/O口通道的抗干擾54
• 6.2 軟件抗干擾設(shè)計(jì)54-56
• 6.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾54-55
• 6.2.2 程序運(yùn)行失控的軟件對策55-56
• 第7章 總結(jié)與展望56-58
• 7.1 課題成果56
• 7.2 課題不足56
• 7.3 課題展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 后記60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況61-62
• 附錄1 程序62-76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉震濤;尹旭;韓松;孫正;俞小莉;;乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)電控冷卻系統(tǒng)控制策略[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年11期

2 陳乾忠;;PID調(diào)節(jié)原理在恒壓噴灌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];湖南水利水電;2010年04期

3 金雙;朱維杰;;基于CAN總線的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];安防科技;2009年04期

4 梁樂華;高懿;顧寧;馬駿;倪計(jì)民;;應(yīng)用熱管理平臺分析汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的參數(shù)和靈敏度[J];汽車科技;2008年02期

5 李志宇;;單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)[J];電子測量技術(shù);2007年06期

6 張雯靜;;客車?yán)鋮s系的設(shè)計(jì)與布置[J];客車技術(shù)與研究;2007年02期

7 李啟堂;徐繼濤;丁書斌;王敏;;基于改進(jìn)PID的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系智能控制系統(tǒng)的研究[J];機(jī)電一體化;2007年02期

8 李長旺;;單片機(jī)抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年05期

9 劉春平;張國鈞;戴婧;;單片機(jī)抗干擾設(shè)計(jì)[J];電腦開發(fā)與應(yīng)用;2006年05期

10 鄭光,歐國強(qiáng),肖冰;內(nèi)燃機(jī)車中冷器熱負(fù)荷計(jì)算與設(shè)計(jì)[J];內(nèi)燃機(jī)車;2005年10期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 單超穎;基于嵌入式的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)智能控制器的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

2 朱振林;大客車發(fā)動(dòng)機(jī)附件匹配研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 尹作菲;基于單片機(jī)PIC18F2431的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

4 鄧飛;基于模糊控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

5 黎長青;采用熱管技術(shù)的車用中冷器設(shè)計(jì)及其仿真[D];西華大學(xué);2008年

6 紀(jì)光霽;發(fā)動(dòng)機(jī)溫度精確控制的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2007年

7 王振;豪華大客車后置發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究開發(fā)[D];武漢理工大學(xué);2007年

8 徐繼濤;發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系的智能控制系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

9 蔣開正;汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)測控研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2005年

10 張雷鳴;內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化[D];山東大學(xué);2005年

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本文編號：657359