大功率機車柴油機時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研究領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向,隨著國內(nèi)鐵路行業(yè)對機車性能的要求越來越高,對其柴油機加裝電子控制設(shè)備已是大勢所趨。針對國內(nèi)機車柴油機運用現(xiàn)狀,本文確定了基于電控單體泵噴油系統(tǒng)的機車柴油機作為研究對象,對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進行了驗證。
　　 首先,對針對控制應(yīng)用的機車柴油機動態(tài)建模進行研究。為了硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)和控制策略仿真的需要,建立了針對控制行為應(yīng)用的機車柴油機動態(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,形成具有自動識別階次功能的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);利用改進的粒子群(MPSO)算法來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。
　　 其次,對智能控制策略在機車柴油機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究。針對內(nèi)燃機車柴油機非線性、時變性和純滯后等特點,對機車柴油機轉(zhuǎn)速控制設(shè)計了工程實用的模糊自整定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；針對機車不同工況設(shè)計了起動工況、怠速工況和跛行回家的不同控制策略；設(shè)計了怠速多缸平衡控制策略,消除了由于制造公差和長時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車柴油機電控系統(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,探討了區(qū)間二型模糊控制策略在機車柴油機電控系統(tǒng)這一實時控制系統(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的機車柴油機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)對電磁閥快速響應(yīng)的要求對電磁閥驅(qū)動電路進行了優(yōu)化設(shè)計；軟件方面對DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)進行了任務(wù)安排和調(diào)度設(shè)計,提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性；最后制定了合適的標(biāo)定策略并編制了標(biāo)定程序。
　　 第五,瞬時轉(zhuǎn)速預(yù)測算法的研究。針對時間控制式的柴油機燃油噴射過程,需要預(yù)報瞬時轉(zhuǎn)速,在

5、深入研究瞬時轉(zhuǎn)速波動的原因基礎(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)測轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)了燃油噴射過程中角度-時間的精確轉(zhuǎn)換,另外為機車柴油機轉(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,對大功率機車柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)進行了硬件在環(huán)仿真試驗研究。將我們自主研發(fā)的電子控制單元應(yīng)用于噴油泵試驗臺試驗,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。在此基礎(chǔ)上搭建了以虛擬儀器為平臺的硬件在