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发动机冷却风扇控制器开发及其故障诊断算法研究
| 论文题名： | 发动机冷却风扇控制器开发及其故障诊断算法研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;冷却风扇控制器;水温控制;故障诊断;冷却系统 |
| 摘要： | 冷却风扇作为柴油机冷却系统的一个主要散热部件，它的控制效果以及运行状态是否良好，能直接决定发动机的降温冷却效果。然而在实际中，大部分车载冷却风扇为换挡调速，转速无法灵活调节，而且对于机械故障缺乏有效的故障诊断算法，如果出现故障或已经停转，人们很难及时知道，这不仅会降低风扇机械效率，还会影响发动机工作效果，对油耗及排放产生不利影响。因此开发具有高可靠性，可灵活调速，能及时有效完成故障诊断的电子风扇控制系统具有十分重要的意义。基于此，本文主要做了以下研究。 首先，完成电子控制平台的硬件开发及软件驱动，包括用于运行控制策略的中央ECU(ElectronicControlUnit)，与进行电机驱动的芯机一体化控制器，整体采用分布式控制，以提高系统可靠性。利用开发完成的控制器进行电子风扇控制系统工作环境的搭建，所开发系统可以维持冷却风扇的正常运转。基于GT-Power建立了发动热管理的模型，基于Simulink完成BLDC(BrushlessDirectCurrent)的控制仿真平台。通过Simulink与GT进行联合仿真用于冷却水温控制算法的快速验证。 其次，开发完成风扇转速控制算法，电子风扇的转速控制分为内环和外环。外环为基于温度的转速控制算法，建立了面向控制的单输入单输出的冷却系统传热模型，控制目标为出口水温，控制变量为风扇转速，基于实际水温与目标水温的偏差，通过主动抗扰控制(ActiveDisturbanceRejectionControl)算法对转速进行调节。内环控制为基于电机控制器的转速控制，即完成电机驱动算法的开发，以精确控制风扇转速到目标转速。 最后，在前面基础上开发了一种基于模型与支持向量机的冷却风扇控制系统的故障诊断算法，建立BLDC电机与冷却风扇的动力学模型，以该动力学模型为基础，将电机的三相电压与转速作为输入建立负载扭矩观测器。通过负载扭矩和转速的实时观测值对风扇的模型参数进行在线学习，再将模型参数值送入支持向量机中，以进行故障识别。通过实验验证表明，该方法对冷却风扇故障诊断成功率为90%。 |
| 作者： | 张春明 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 赵华;张岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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