柴油機電子控制器嵌入式實時軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著柴油機電控技術(shù)的飛速發(fā)展,柴油機電控系統(tǒng)控制功能的不斷完備,導(dǎo)致了柴油機電控系統(tǒng)控制策略的不斷復(fù)雜化,控制代碼的存儲容量不斷增大,這樣隨之而來的將對整個柴油機電控系統(tǒng)的實時性以及控制軟件的開發(fā)周期提出了更高的要求。從而開展電控柴油機控制器實時軟件系統(tǒng)的研究以及基于模型的柴油機控制算法的開發(fā)是比較有必要的。
　　 本文結(jié)合重大廠校合作項目“電控單體泵柴油機電控系統(tǒng)的開發(fā)”、“高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)的開發(fā)”,對柴油機電控系統(tǒng)實時

2、軟件系統(tǒng)進行了研究。研究內(nèi)容主要包括柴油機電控系統(tǒng)實時內(nèi)核的設(shè)計、底層軟件的設(shè)計、電控單體泵油量控制策略算法的研究、基于電控單體泵上層控制策略多任務(wù)劃分方法的研究以及電控單體泵上層控制策略的V模式開發(fā)方案的研究等。
　　 1.本文在分析目前國外商業(yè)化以及目前具有源碼的嵌入式操作系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合電控單體泵和高壓共軌電控系統(tǒng)的工作原理,設(shè)計了電控柴油機實時多任務(wù)調(diào)度內(nèi)核--OS,并應(yīng)用于電控單體泵與高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)的開發(fā)

3、中。該實時內(nèi)核具有基于優(yōu)先級的256個任務(wù)的管理與調(diào)度、任務(wù)通信(郵箱)、時間管理與內(nèi)存管理功能。此外,通過對實時內(nèi)核的重要性能指標進行優(yōu)化以及試驗測試,以滿足柴油機電控系統(tǒng)的控制需求,同時對OS進行了相應(yīng)的軟件抗干擾設(shè)計。
　　 2.結(jié)合電控單體泵及高壓共軌系統(tǒng)的工作原理,利用匯編語言與C語言混合編程,設(shè)計開發(fā)了相應(yīng)的底層軟件。設(shè)計了系統(tǒng)初始化與斷電處理、輸入信號采集與處理、輸出信號處理以及相應(yīng)的故障容錯和系統(tǒng)保護等功能模塊；

4、底層工作模式相位狀態(tài)機的設(shè)計為整個控制系統(tǒng)提供3種起動模式和3種系統(tǒng)運行模式,根據(jù)相位傳感器的信號特征來實現(xiàn)不同工作模式的合理切換；此外,針對高壓驅(qū)動硬件電路設(shè)計了過流保護、斷路檢測以及最大脈寬限制等軟件保護功能,有效保證了系統(tǒng)的安全可靠地運行。
　　 3.對電控單體泵的油量控制策略算法進行了研究,設(shè)計了電控系統(tǒng)主工況狀態(tài)機、怠速油量控制算法、油門油量控制算法、油量限制控制算法、油量輸出以及瞬態(tài)工況油量控制算法等。
　　

5、 4.通過實時調(diào)度內(nèi)核OS的設(shè)計與應(yīng)用,建立了基于事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的電控柴油機實時軟件調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計提出了實時系統(tǒng)下多任務(wù)劃分方法,并對電控單體泵上層控制策略算法進行基于優(yōu)先級的多任務(wù)劃分,同時給出基于資源優(yōu)化的任務(wù)分割方法以及系統(tǒng)軟件容錯的設(shè)計方法。
　　 5.對電控單體泵上層控制策略算法引入了V模式開發(fā)方式,采用MatJab/SimuIjnk軟件、TargetLink自動代碼生成工具、電控單體泵硬件系統(tǒng)、電控單體泵硬件

6、在環(huán)仿真系統(tǒng)以及標定工具構(gòu)建了整個電控單體泵上層控制算法的V模式開發(fā)平臺。對V模式的開發(fā)流程、自動代碼生成精度以及實際應(yīng)用效果進行了系統(tǒng)研究。
　　 6.文章的最后主要介紹電控單體泵系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)的油泵和發(fā)動機臺架試驗,試驗結(jié)果表明:底層軟件功能實用有效,相應(yīng)的油量控制算法具有較好的控制效果,所開發(fā)的電控單體泵實時軟件系統(tǒng)具有較好的實時性、確定性以及可靠性。相對于傳統(tǒng)的前后臺軟件系統(tǒng),實時多任務(wù)系統(tǒng)具有較好的實時性和控制時序