大功率機(jī)車柴油機(jī)時(shí)間控制式燃油噴射控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電子控制是目前柴油機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向,隨著國內(nèi)鐵路行業(yè)對(duì)機(jī)車性能的要求越來越高,對(duì)其柴油機(jī)加裝電子控制設(shè)備已是大勢(shì)所趨。針對(duì)國內(nèi)機(jī)車柴油機(jī)運(yùn)用現(xiàn)狀,本文確定了基于電控單體泵噴油系統(tǒng)的機(jī)車柴油機(jī)作為研究對(duì)象,對(duì)其控制模型和控制策略的關(guān)鍵技術(shù)展開研究,并通過大量的仿真和試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 首先,對(duì)針對(duì)控制應(yīng)用的機(jī)車柴油機(jī)動(dòng)態(tài)建模進(jìn)行研究。為了硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)和控制策略仿真的需要,建立了針對(duì)控制行為應(yīng)用的機(jī)車柴油機(jī)動(dòng)態(tài)模

2、型。仿真比較了平均值模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,從精確性方面神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)于平均值模型。選用非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合殘差分析法,形成具有自動(dòng)識(shí)別階次功能的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);利用改進(jìn)的粒子群(MPSO)算法來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。
　　 其次,對(duì)智能控制策略在機(jī)車柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。針對(duì)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)非線性、時(shí)變性和純滯后等特點(diǎn),對(duì)機(jī)車柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)了工程實(shí)用的模糊自整定PID控制策略和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的PID控制策略,仿真比較了與傳

3、統(tǒng)PID控制的不同；針對(duì)機(jī)車不同工況設(shè)計(jì)了起動(dòng)工況、怠速工況和跛行回家的不同控制策略；設(shè)計(jì)了怠速多缸平衡控制策略,消除了由于制造公差和長時(shí)間磨損引起的各缸做功不均衡問題。
　　 第三,區(qū)間二型模糊控制策略在機(jī)車柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。分析了一型模糊控制的不足及二型模糊控制的優(yōu)缺點(diǎn),探討了區(qū)間二型模糊控制策略在機(jī)車柴油機(jī)電控系統(tǒng)這一實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,并仿真比較了一型模糊控制與二型模糊控制的不同。
　　 第四,基于D

4、SP/BIOS的機(jī)車柴油機(jī)電控單元的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)研究。在工作特性分析和控制策略研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了雙CPU架構(gòu)的燃油噴射電子控制單元；為了滿足系統(tǒng)對(duì)電磁閥快速響應(yīng)的要求對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；軟件方面對(duì)DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行了任務(wù)安排和調(diào)度設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性；最后制定了合適的標(biāo)定策略并編制了標(biāo)定程序。
　　 第五,瞬時(shí)轉(zhuǎn)速預(yù)測(cè)算法的研究。針對(duì)時(shí)間控制式的柴油機(jī)燃油噴射過程,需要預(yù)報(bào)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速,在

5、深入研究瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的原因基礎(chǔ)上,提出采用相鄰循環(huán)法結(jié)合自適應(yīng)參數(shù)修正的方法預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)了燃油噴射過程中角度-時(shí)間的精確轉(zhuǎn)換,另外為機(jī)車柴油機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制、失火判斷和怠速多缸平衡控制提供了依據(jù)。
　　 最后,對(duì)大功率機(jī)車柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)研究。將我們自主研發(fā)的電子控制單元應(yīng)用于噴油泵試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn),獲取了電控單體泵系統(tǒng)的工作特性,完成了電子控制單元的基本功能的校驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上搭建了以虛擬儀器為平臺(tái)的硬件在