基于DSP的天然气发动机转速模糊控制策略研究

【摘要】：天然气发动机的研究是针对世界能源的日益匮乏和环境污染问题而随之产生的。天然气是一种经济性的燃料,我国有丰富的天然气资源,发展天然气发动机能够充分利用国内资源,降低对国际能源市场的依赖,天然气发动机的前景广阔。天然气发动机电控系统的研究也成为一个重要的研究课题。电控系统的不断完善使天然气发动机的动力性、经济性、排放性等各项性能不断提高。 本文设计的系统采用DSP控制器作为硬件核心,硬件系统由信号采集模块、人机接口模块及电源模块等三部分构成。信号采集模块主要将转速和温度信号经过放大整形后送到DSP控制器;人机接口模块主要是实现显示和故障报警功能;电源模块提供系统所需要的电源。 对于那些性能和精度要求高、实时性强、体积小、嵌入式的场合,基于DSP控制器来构成运动控制可能是一种具有较高性能价格比的实现方法。 根据天然气发动机的转速和排气温度来控制天然气和空气的进气量,使之充分燃烧,以达到转速稳定,提高动力性能,同时可以减少污染。本文根据转速变化量、转速变化率和温度变化量设计了一个三输入二输出的模糊控制器,采用模糊控制算法,通过系统仿真,所设计的模糊控制器能达到很好的效果。 模糊控制器的明显优点是控制规则不受任何约束,可以完全是不可解析的,便于同有实践经验的操作者一起讨论和修改,定性地采纳各种好的控制思想。应用计算机实现模糊控制,便于人们采用自然语言对被控过程的运行施加影响。另外,这种控制规则具有很大的通用性,通过较小的修改与组合就可以适用于多种不同的被控过程。 本文在第二章介绍了数字信号处理器的基础知识以及TMS320LF2407芯片的主要特点;第三章详细地介绍控制系统硬件的设计,包括电源模块、信号采集模块和人机接口模块的设计;第四章首先介绍了模糊控制的基础理论知识,模糊控制器的设计过程以及天然气发动机的模糊控制器的设计和系统仿真;第五章主要介绍了系统软件的设计。 【关键词】：天然气发动机 数字信号处理器(DSP) 模糊控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK433
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 天然气发动机控制系统的发展现状9-15
• 1.1.1 天然气燃料9-10
• 1.1.2 天然气发动机的发展现状10-13
• 1.1.3 天然气发动机控制系统的研究状况13-15
• 1.2 选题的意义及论文主要内容15-17
• 第二章 数字信号处理器基础知识17-28
• 2.1 DSP的发展概述17
• 2.2 DSP芯片的特点17-20
• 2.3 TMS320LF2407简介20-26
• 2.3.1 TMS320LF2407的CPU内核21-25
• 2.3.2 TMS320LF2407的存储器和I/O空间25-26
• 2.4 小结26-28
• 第三章 电控系统的硬件设计28-36
• 3.1 电控系统的设计和总体结构28
• 3.2 电源模块28-31
• 3.3 信号采集模块31
• 3.3.1 转速信号31
• 3.3.2 温度信号31
• 3.4 人机接口模块31-33
• 3.4.1 HD7279A芯片的特点及工作原理31-32
• 3.4.2 HD7279A的硬件设计32-33
• 3.5 电控系统的抗干扰设计33-35
• 3.6 小结35-36
• 第四章 天然气发动机转速控制策略36-52
• 4.1 模糊控制基础知识36-42
• 4.1.1 模糊集合和隶属函数37-38
• 4.1.2 模糊关系38-39
• 4.1.3 模糊规则39
• 4.1.4 模糊推理39-42
• 4.2 模糊控制器的设计42-44
• 4.2.1 模糊化42-43
• 4.2.2 建立模糊控制器的控制规则43
• 4.2.3 模糊推理43
• 4.2.4 解模糊43-44
• 4.3 天然气发动机转速模糊控制器的设计44-50
• 4.3.1 输入、输出变量的模糊化45
• 4.3.2 输入、输出语言变量的赋值表45-46
• 4.3.3 建立模糊控制规则46-47
• 4.3.4 模糊推理和解模糊47-48
• 4.3.5 系统仿真48-50
• 4.4 小结50-52
• 第五章 软件设计52-58
• 5.1 集成开发环境CC2000简介52-53
• 5.2 软件总体结构53
• 5.3 初程化程序53-54
• 5.4 采集模块54-55
• 5.5 控制模块55
• 5.6 软件抗干扰措施55-57
• 5.7 小结57-58
• 结束语58-59
• 附录一 硬件电路图59-60
• 附录二 程序60-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文目录71-72
• 学位论文评阅及答辩情况表72

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