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原文传递大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究

论文题名：	大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究
关键词：	内燃机车;柴油机;燃油喷射控制;电控单体泵;智能控制;非线性模型;DSP
摘要：	电子控制是目前柴油机研究领域的一个重要发展方向,随着国内铁路行业对机车性能的要求越来越高,对其柴油机加装电子控制设备已是大势所趋。针对国内机车柴油机运用现状,本文确定了基于电控单体泵喷油系统的机车柴油机作为研究对象,对其控制模型和控制策略的关键技术展开研究,并通过大量的仿真和试验进行了验证。　　首先,对针对控制应用的机车柴油机动态建模进行研究。为了硬件在环仿真系统和控制策略仿真的需要,建立了针对控制行为应用的机车柴油机动态模型。仿真比较了平均值模型和神经网络模型,从精确性方面神经网络模型优于平均值模型。选用非线性自回归神经网络结合残差分析法,形成具有自动识别阶次功能的混合神经网络;利用改进的粒子群(MPSO)算法来训练网络。　　其次,对智能控制策略在机车柴油机电控系统中的应用进行研究。针对内燃机车柴油机非线性、时变性和纯滞后等特点,对机车柴油机转速控制设计了工程实用的模糊自整定PID控制策略和基于BP神经网络整定的PID控制策略,仿真比较了与传统PID控制的不同；针对机车不同工况设计了起动工况、怠速工况和跛行回家的不同控制策略；设计了怠速多缸平衡控制策略,消除了由于制造公差和长时间磨损引起的各缸做功不均衡问题。　　第三,区间二型模糊控制策略在机车柴油机电控系统中的应用研究。分析了一型模糊控制的不足及二型模糊控制的优缺点,探讨了区间二型模糊控制策略在机车柴油机电控系统这一实时控制系统中的应用,并仿真比较了一型模糊控制与二型模糊控制的不同。　　第四,基于DSP/BIOS的机车柴油机电控单元的软硬件关键技术研究。在工作特性分析和控制策略研究的基础上设计开发了双CPU架构的燃油喷射电子控制单元；为了满足系统对电磁阀快速响应的要求对电磁阀驱动电路进行了优化设计；软件方面对DSP/BIOS实时操作系统进行了任务安排和调度设计,提高了系统的实时性和可靠性；最后制定了合适的标定策略并编制了标定程序。　　第五,瞬时转速预测算法的研究。针对时间控制式的柴油机燃油喷射过程,需要预报瞬时转速,在深入研究瞬时转速波动的原因基础上,提出采用相邻循环法结合自适应参数修正的方法预测转速,实现了燃油喷射过程中角度-时间的精确转换,另外为机车柴油机转速闭环控制、失火判断和怠速多缸平衡控制提供了依据。　　最后,对大功率机车柴油机电控燃油喷射系统进行了硬件在环仿真试验研究。将我们自主研发的电子控制单元应用于喷油泵试验台试验,获取了电控单体泵系统的工作特性,完成了电子控制单元的基本功能的校验。在此基础上搭建了以虚拟仪器为平台的硬件在环仿真系统。通过对大量试验波形、测量数据的分析和总结,验证了电子控制单元功能和控制策略的可行性,以及理论分析的正确性。
作者：	王苏敬
专业：	电力电子与电力传动
导师：	王立德
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文