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发动机试验台试车系统关键技术研究
| 论文题名： | 发动机试验台试车系统关键技术研究 |
| 关键词： | 发动机试验台;多变量控制;粒子群优化算法;嵌入式系统;试车系统;不确定度评价 |
| 摘要： | 发动机是汽车的心脏，提高发动机的动力性、经济性、排放性能是主要的发动机研究课题。发动机试验台是一个典型的多变量非线性变系数系统，提高发动机试验台的测控技术水准、完善发动机试验方法与手段是对发动机进行准确测试、科学研究的基础与保证，对改进发动机技术设计、提高发动机质量具有重要的意义。本文针对发动机试验台架的关键理论与技术问题进行深入的研究，为发动机试验台测控系统装备的改进提供了理论和技术基础。论文的主要内容包括: (1)针对发动机试验台这个多变量、非线性、强耦合、变系数的复杂系统，提出了对发动机试验台进行分段线性化的研究方法，将发动机试验台这个多变量非线性变系数系统用一簇线性定常系统模型来描述，实现了用线性控制理论的工具解决了发动机试验台这个多变量、非线性、强耦合、变系数复杂系统的控制问题。 (2)根据发动机试验台的工作机理，通过6个变量120余小时历时39天600多万试验数据的采集、对比、分析处理及大量的重复、对比、验证性试验，对发动机试验台的结构模型进行了深入的分析研究，依据发动机试验台的工作范围，采用自适应粒子群的优化算法在各工作点对发动机试验台进行辨识与建模，建立了一簇对应各工作点的定常系统数学模型，并与最小二乘法的系统辨识方法进行了比较研究，检验了该簇系统数学模型的正确性。 (3)对适合发动机试验台的控制方法进行研究，提出了利用增益调度控制方略实施系统控制的解决方案;同时还提出了多变量分散控制的解决方案。 (4)利用NI公司的Labview实时嵌入式模块，采用嵌入式PC的设计平台，利用PCM3353的嵌入式主板，使用PCM5120与SEM/CDT800数据采集卡，通过PC-104总线扩展接口、实现多参数测量。通过发动机转速、测功机励磁电流测量及励磁保护电路的改进设计，完成了发动机试验台测控系统的软、硬件系统设计与试验，针对发动机试验台“N/M、M/N、N/P、P/N、自然模式”的五种工作模式，研究实现了对应五种工作模式的多回路控制算法，实现了发动机试验台五种工作模式的控制器设计，经发动机试验室试验对比研究，其速度稳定性与控制性能优于国内同行业某著名企业产品，控制效果达到了国内先进水平。 (5)讨论了利用发动机试验台试验数据进行发动机试验建模的方法，并利用发动机试验台的发动机试验数据进行了发动机性能分析，讨论了发动机试验台的不确定度评价方法，并对发动机试验台燃油消耗率进行了不确定度评价分析。 |
| 作者： | 葛化敏 |
| 专业： | 控制科学与工程;检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 周杏鹏 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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