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柴油发电机组数字式电子调速器设计与研究

作　者: 况涪洪
导　师: 宋恩哲
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 柴油发电机组控制器配机实验控制策略
分类号: TM314
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着国民经济的高速发展，柴油发电机组作为一种机动灵活供电设备，广泛应用于通信、银行、宾馆、机场等重要部门，可作为应急备用电源，也可作为舰船等其他应用场合的主电源。目前我国的柴油发电机组数字式电子调速器研究应用较少，一般应用模式电子调速器。随着电子技术的发展，将高性能的数字控制芯片应用在柴油发电机组控制系统中是提高柴油发电机组运行精度的主要措施。本文在分析柴油发电机组工作原理的基础上，选用飞思卡尔16位高性能单片机为控制芯片，设计功能强大、扩展性强的电子调速器硬件。包括转速、冷却水温度、大气温度、压力等信号的处理电路，功率输出电路和CAN总线通讯电路。根据不同的成本需求，结合两种执行器，探讨三种控制策略的可行性。在软件设计中采用模块化、层次化的编程思想，完成不同控制策略程序的编写，使系统的可移植性、可靠性得到保证。通过模拟实验，程序的控制功能能正常实现。为了检验不同策略的控制效果，在D6114柴油机上进行配机实验。通过用LABVIEW编写的上位机软件进行通讯和状态监控，以在线标定的方式实时调整控制参数，优化控制效果，并进行加、减载试验，实验结果表明柴油发电机组数字式电子调速器能达到一级调速精度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 本文主要工作  14-16
第2章柴油机系统建模及控制策略仿真  16-32
  2.1 柴油机系统建模  16-20
    2.1.1 柴油机数学模型  17
    2.1.2 执行器的数学模型  17-18
    2.1.3 PID 控制算法模型  18-20
  2.2 影响柴油机性能的因素  20-22
    2.2.1 柴油机机械结构的影响  20
    2.2.2 控制器性能的影响  20-21
    2.2.3 执行器特性的影响  21-22
  2.3 控制策略的探讨  22-27
    2.3.1 柴油机运行工况的划分  22-24
    2.3.2 PID 算法改进  24-25
    2.3.3 柴油机的控制策略  25-27
  2.4 不同环境因素对柴油机供油量的影响  27-29
    2.4.1 进气温度和进气压力  27-28
    2.4.2 冷却水温度  28-29
  2.5 高原低温环境对柴油机工作的影响  29-30
  2.6 本章小结  30-32
第3章控制器硬件部分的设计  32-45
  3.1 控制器硬件设计总体要求  33-34
  3.2 控制器硬件总体结构  34-35
  3.3 控制芯片选型  35
  3.4 控制器电路设计  35-42
    3.4.1 电源模块设计  35-37
    3.4.2 处理器设计  37
    3.4.3 数据采集模块设计  37-41
    3.4.4 通讯模块设计  41-42
    3.4.5 功率驱动模块设计  42
  3.5 硬件电路 PCB 设计  42-43
  3.6 硬件电路焊接与安装  43-44
  3.7 本章小结  44-45
第4章控制软件设计与测试  45-55
  4.1 软件设计概述  45-47
  4.2 控制软件总体结构  47-48
  4.3 控制软件设计  48-53
    4.3.1 转速测量模块  49-50
    4.3.2 AD 转换测量模块  50-51
    4.3.3 喷油量计算模块  51-52
    4.3.4 PWM 输出模块  52-53
    4.3.5 标定通信程序  53
  4.4 标定通信程序  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章控制器性能测试及配机实验  55-72
  5.1 控制器实验台模拟实验  55-57
  5.2 电子调速器配机试验  57-71
    5.2.1 配机实验流程  58-59
    5.2.2 柴油机配机实验方案  59-61
    5.2.3 实验室试验数据分析  61-69
    5.2.4 工厂配机试验  69-71
  5.3 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-76
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  76-77
致谢  77

柴油发电机组数字式电子调速器设计与研究

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