可变气门VVT发动机台架试验控制系统设计.pdf

隶．轫大·粤 硕士学位论文可变气门( V V T ) 发动机台架 试验控制系统设计D E S I G NO FV A R I A B L EV ．A L V E T I M n 町GE N G n 寸EB E N C HT E S T C O N T R O LS Y S T E MAD i s s e r t a t i o nS u b m i t t e dt oS o u t h e a s tU n i v e r s i t yF o rt h eA c a d e m i cD e g r e eo fM a s t e ro fSo f t w a r eE n g i n e e r i n gB YZ H O UJ i a n —r o n gS u p e r v i s e db yP r o f e s s o rQ I NW e n —h uA d v a n c eE n g i n e e rG U OZ h a n - j u nC o l l e g eo fS o f t w a r eE n g i n e e r i n gS o u t h e a s tU n i v e r s i t yS e pl5 ．2 0 11I I I I I I II HI I I I I I II I I I I Il l m l l l l l l l IY 2 1 8 7 7 4 0东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理研究生签名：盼师签期：垄业f ：7摘要随着全球能源危机的不断加剧和环境问题的日益突出，节能和环保已经成为当今世界的两大主题，安全、节能、环保正成为汽车技术领域的研究目标发动机可变气门正时技术( V V T ：V a r i a b l eV a l v eT i m i n g ) 作为一种可以提高发动机效率、降低油耗的技术手段，得到了越来越广泛的应用，相应的试验技术也受到了越来越多的关注为了定量评价v V T 系统的实际性能，为w T 技术的进步和产品开发提供技术保障，研究V V T 发动机台架试验系统具有十分重要的现实意义。

本文以某企业的V V T 系统产品为研究对象，介绍了该V V T 系统的工作原理、组成部件及动态特性，分析了试验控制系统的测控需求，在此基础上提出了成熟可行的技术方案针对该V V T 系统的执行机构的特点，采用模糊控制和传统P I D 控制相结合的方法，设计了相位控制算法，并依据试验过程中出现的问题对控制算法进行了适应性改进最后基于软件工程的思想，在L a b V I E W 开发环境下设计了上位机控制软件和嵌入式控制程序控制系统经过了较全面的试验验证，性能稳定可靠，满足客户要求关键字：可变气门正时、虚拟仪器、相位测量、模糊控制、P I D 控制A b s t r a c tA st h eg r o w i n ge n e r g yc r i s i sa n de n v i r o n m e n t a lp r o b l e mi nt h ew o r l di s ，e n e r g yc o n s e r v a t i o na n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nh a sb e c o m et h et w ot h e m e so ft h ew o r l dt o d a y ．S a f e t y ，e n e r g y - s a v i n g ， e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni sb e c o m i n gat a r g e to fr e s e a r c hi nt h ef i e l do fa u t ot e c h n o l o g y ．E n g i n eV a r i a b l eV a l v eT i m i n gt e c h n o l o g ya sak i n do ft e c h n i c a lm e a n sc a ni m p r o v ee n g i n ee f f i c i e n c ya n dr e d u c eo i lc o n s u m p t i o n ，g o tm o r ea n dm o r ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o n ，c o r r e s p o n d i n gt e s tt e c h n o l o g ya l s oi n f l u e n c e dm o r e a n dm o r ea t t e n t i o n ．T a k i n gak i n do fV V Tp r o d u c t sa st h er e s e a r c ho b j e c t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，d y n a m i cp r o p e r t i e sa n dc o m p o n e n t so ft h eV V Ts y s t e m ，a n a l y s i sm e a s u r e m e n ta n dc o n t r o lr e q u i r e m e n t so ft h et e s tc o n t r o ls y s t e m ，p r o p o s e di nt h i sf o u n d a t i o nt h em a t u r ef e a s i b l et e c h n o l o g ys o l u t i o n s ．A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fV V Ts y s t e m ，t h ef u z z yc o n t r o la n dt h et r a d i t i o n a lP I Dc o n t r o l ，d e s i g nm e t h o dc o m b i n i n gap h a s ec o n t r o la l g o r i t h m ．A c c o r d i n gt ot h ep r o b l e m si nt h et e s t , c o n t r o la l g o r i t h mg e t st h ea d a p t a b i l i t yi m p r o v e m e n t s ．F i n a l l y ，b a s e do nt h ec o n c e p to fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，t h ec o n t r o ls o f t w a r eo nP Ca n de m b e d d e dc o n t r o lp r o c e d u r e si sd e s i g n e du s i n gL a b V l E W ．T h ew h o l ec o n t r o ls y s t e mh a sb e e nm o r ec o m p r e h e n s i v et e s t ，s t a b l ea n dr e l i a b l ep e r f o r m a n c e ，m e e tc u s t o m e rr e q u i r e m e n t s ．K e y w o r d s ：V a r i a b l eV a l v eT i m i n g ，V i r t u a li n s t r u m e n t ，p h a s em e a s u r e m e n t s ，f u z z yc o n t r o l ，P Dc o n t r o lI I目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I 第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 课题来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 研究背景和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．3 可变气门技术的分类及国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．4 研究内容与论文组织结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 第二章台架试验系统方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 可变气门机构工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．2 系统功能需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 l 2 ．3 硬件架构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．4 硬件选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．5 软件架构及功能模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 2 ．6 软件功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．7 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 第三章相位控制算法设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 3 ．1 相位控制过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 3 ．2 相位测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 2 3 ．3 控制算法设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 6 3 ．4 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 第四章系统控制软件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 4 4 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 44 ．2L a b V I E W 软件开发平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 4 ．3 上位机软件开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 44 ．4R T 程序开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 14 ．5F P G A 程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 4 ．6 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 第五章试验验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 5 ．1 试验设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 6 5 ．2 试验验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 7 第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 6 ．1 总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2I I I第一章绪论1 ．。