Алгоритмическое и программное обеспечение микропроцессорных систем управления и диагностики дизельных двигателей

• Автор: Калугин, Федор Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: г. Переславль-Залесский
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы и степень разработанности
Объект исследования
Предмет исследования
Цели и задачи
Научная новизна
Достоверность
Теоретическая и практическая ценность работы
Методы исследования
Положения, выносимые на защиту
Степень достоверности
Апробация работы
Публикации
Структура и объем диссертации
Содержание работы
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1 Структура системы управления двигателем
1.2 Методы цифровой фильтрации сигналов частоты вращения
1.3 Принципы построения микропрограммного обеспечения
1.4 Использование ПИД-регулятора в контуре управления двигателем
1.5 Методы автоматического подбора оптимальных настроек ПИД-регулятора
1.5.1 Подходы к автоматическому подбору оптимальных настроек
1.5.2 Схема поиска оптимальных настроек ПИД-регулятора

1.6 Генетический подход
1.7 Выбор метода диагностики топливной аппаратуры дизельных двигателей
1.8 Применение методов искусственного интеллекта для решения задач ДИАГНОСТИКИ
1.9 Интеллектуальная технология построения экспертных систем 81МЕИ+М1Яаое
1.10 Искусственные нейронные сети
1.11 Использование метрики Евклида-Махаланобиса
1.12 Когнитивная графика для отображения динамики
1.13 ИСПОЛЬЗОВА11ИЕ современных средств программирования
1.14 Постановка задачи построения алгоритмического и программного обеспечения для контроля, диагностики и управления
1.15 Основные выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ФИЛЬТРАЦИИ ЧАСТОТЫ ОБОРОТОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ПИД-РЕГУЛЯТОРА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1 Разработка алгоритма цифровой фильтрации
2.1.1 Требования к алгоритму фильтрации
2.1.2 Описание алгоритма фильтрации
2.1.3 Аналитические исследования
2.1.4 Экспериментальные исследования
2.1.5 Использование разностного порога
2.2 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА ЦИФРОВОГО РЕГУЛЯТОРА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ С ДВУХРЕЖИМНОЙ ФИЛЬТРАЦИЕЙ
2.2.1 Использование ПИД-регулятора для цифрового регулирования частоты
2.2.2 Математическая модель системы регулирования

2.2.3 Прямое численное моделирование системы регулирования частоты вращения
2.2.4 Оценка качества переходного процесса
2.2.5 Результат применения генетического подхода
2.3 Основные выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
3.1 Структура системы диагностики
3.2 Метод диагностики с использованием пьезоэлектрических датчиков ДАВЛЕНИЯ
3.3 Фильтрация сигнала
3.4 Сглаживание сигнала
3.5 Построение модельной функции
3.6 Первая модельная функция
3.7 Вторая модельная функция
3.7.1 Первый метод поиска коэффициентов
3.7.2 Второй метод поиска коэффициентов
3.8 Поиск характеристических точек
3.9 Числовые характеристики
3.9.1 Отсутствие диаграммы
3.9.2 Остаточное давление
3.9.3 Крутизна нарастания давления
3.9.4 Пики давления
3.9.5 Использование высоты пиков давления
3.9.6 Заклинивание распылителя
3.9.7 Заклинивание плунжера

трудоемкости снятие показаний с хода иглы распылителя, не влияя на рабочий процесс в двигателе.
Наиболее перспективным на сегодняшний день является метод диагностики с использованием измерения давления при помощи накладных пьезоэлектрических датчиков. Этот метод является развитием метода использующего встраиваемые датчики давления [119; 20].
Для грубой оценки состояния двигателя, необходимой для функции контроля, удобно использовать оценку основных параметров двигателя, как, например, мощность, частоту вращения, расход топлива, давление рабочей среды и т.д. Система контролирующей диагностики должна опираться на то, что каждое из диагностических состояний характеризуется определенной взаимосвязью нескольких измеряемых параметров. Например, согласно полученным данным было определено, что при хорошем состоянии выхлопного турбонагнетателя двигателя существует сравнительно тесная связь между частотой вращения турбонагнетателя, давлением наддува двигателя и расходом топлива, которое справедливо в широком диапазоне рабочих режимов двигателя. Если эти три параметра не находятся между собой в определенном соотношении, то турбонагнетатель, очевидно, находится в неисправном состоянии. Подобных соотношений существует много и некоторые можно вывести непосредственно из математического описания физических явлений, происходящих в двигателе.
Если возникает обоснованное подозрение, что двигатель находится в неисправном состоянии (например, согласно результатам контроля), то, как правило, необходимо определить место и характер соответствующего дефекта. В данном случае с успехом используются свойства быстро изменяющихся (динамических) сигналов, в основном, сигналов, связанных с давлением и виброакустикой. Эти сигналы передают значительный объем информации и поэтому при ее использовании можно снизить общее количество точек измерения и датчиков, подключенных к системе. Снимаемые динамические сигналы