Автоматизированная оценка адаптивной системы управления транспортным дизелем и повышение её точности и быстродействия

• Автор: Третьяков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ ДИЗЕЛЕМ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор развития автоматического регулирования дизельных двигателей

1.2. Дизельный двигатель как объект управления

1.2.1. Требования, предъявляемые к дизельному двигателю и режимам его работы

1.2.2. Общая характеристика дизельного двигателя как объекта управления

1.2.3. Оптимальное управление дизельным двигателем

1.3. Анализ современных САУ автомобильных дизельных двигателей

1.3.1. Классификация САУ автомобильных дизельных двигателей

1.4. Закономерности развития САУ

1.5. Современные системы топливоподачи дизельных двигателей с электронным управлением
1.6. Алгоритмы управления САУ дизельным двигателем
1.7. Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Разработка математической модели системы управления двигателем
2.1.1. Математическое описание привода
2.1.2. Математическое описание электромагнита
2.1.3. Исходные данные для модели
2.2. Методика определения расхода топлива на переходный процесс
2.3. Выводы
3 АДАПТИВНАЯ ПОДСТРОЙКА ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРА
3.1. Разработка алгоритма управления.
3.1.1. Выбор алгоритма регулирования частоты вращения
3.2. Определение параметров регулятора в первом приближении
3.3. Автоматическая подстройка параметров регулятора.
3.4. Выводы
4 РЕГУЛЯТОР КАК СТРУКТУРНАЯ АДАПТАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
4.1. Алгоритм управления на логике
4.2. Этапы доводки рабочих алгоритмов
4.3. Имитационное моделирование
4.4. Лабораторные настольные испытания
4.4.1. Разработка алгоритма для программного модуля
4.4.2. Разработка диалоговой оболочки для тестирования и отладки программы ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
4.4.3. Эмуляция реального объекта
4.4.4. Доводка алгоритмов
4.5. Проведение стендовых испытаний
4.5. . Адаптация программного модуля к программному комплексу i
4.5.2. Испытания на стенде
4.6. Моторные испытания
4.6.1. Проведение моторных испытаний
4.6.2. Результаты испытаний
4.7. Выводы
5 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ
5.1. Автоматизированная оценка качества и настройка топливной аппаратуры
5.1.1. Методика определения подвижности рейки но переходным процессам
5.2. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Научная новизна заключается в разработке адаптивного управления дизельным двигателем, реализуемого при помощи электронной системы управления на основе микроконтроллера, в том числе с использованием йдггу-логики и ГА, и оптимизирующего работу дизельного двигателя в зависимости от режима его работы. ЭСУ-1 первая отечественная система управления дизельным двигателем. Регулятор частоты вращения, реализованный в ней - это пропорционально-интегрально-дифференциальный ( ПИД-реуглятор). РЧВ, не дают никаких преимуществ при переходе на электронное управление, тогда как за счет адаптивного управления можно улучшить качество динамики дизельного двигателя, повысить управляемость, топливную экономичность, поэтому тема автоматизированная оценка адаптивной системы управления транспортным дизелем и повышение ее точности и быстродействия является актуальной. Впервые применена методика оценки качества изготовления и сборки топливной аппаратуры по динамическим критериям и внедрен программноаппаратный комплекс для оценки качества топливной аппаратуры. Теоретическую ценность работы кроме того составляет: математическая модель дизельного двигателя, системы уравнений и структурные схемы, определяющие алгоритмы работы РЧВ в удобной для программирования форме; разработанные алгоритмы на базе йлггу-логики и ГА. Реализация результатов работы. САУ дизельными двигателями и настройке и оценке качества топливной аппаратуры (ТА) при ее изготовлении и эксплуатации. Практическое значение работы: данная разработка была опробована в разработанной под руководством д. Хрящёва Ю. Е. электронной системе управления ЭСУ-1, которая предназначена для автоматического поддержания требуемого нагрузочно-скоростного режима, обеспечения пусковой подачи топлива, устойчивой работы двигателя на холостом ходу, предохранения его от чрезмерного увеличения частоты вращения (разноса) и произвольного останова, формирования внешней скоростной характеристики (ВСХ) двигателя и получения требуемых показателей по токсичности отработанных газов. Основные результаты работы докладывались на Всероссийском научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок им. В.И. Крутова, МГТУ им. Н.Э. Баумана , , , г. Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях"— ММТТ , , г. Международном симпозиуме «Электроника и электрооборудование транспорта. Проблемы и пути развития» в г. ЯГТУ в , , , г. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в десяти печатных работах, три из них рекомендованы ВАК. Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. В первой главе проведен анализ современного состояния проблемы управления транспортным дизельным двигателем, сформулирована цель и представлены задачи исследования. Во второй главе дано математическое описание дизельного двигателя как ОУ САУ, рассмотрены материальные балансы, установившиеся и неустановившиеся режимы работы. Приведен подбор коэффициентов передаточных функций модели дизельного двигателя на основе экспериментальных данных. В третьей главе представлена автоматическая подстройка ПИД-регулятора при помощи аппарата нечеткой логики и использования генетических алгоритмов. Рассматривается современный подход к управлению на базе ГА, его структура и оценка качества системы управления по прямым показателям качества переходного процесса при помощи аппарата нечеткой логики. В четвертой главе предложен способ управления дизельным двигателем на базе нечеткой логики. В пятой главе приведены результаты внедрения оценки качества ТА на стадии ее сборки, эксплуатации на заводах изготовителях, ремонта и настройки ТА в дилерской структуре и сервисных центрах. В приложениях представлены: программа имитационного моделирования Гиггу-регуля1тора и результаты экспериментальных исследований предлагаемых алгоритмов управления. Диссертация выполнена в Ярославском государственном техническом университете на кафедре «ДВС» и кафедре "Кибернетика". Работа изложена на 7 страницах и содержит рисунков, две таблицы и два приложения. Список использованных источников включает 3 наименования.