開放式發(fā)動機管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其虛擬原型技術(shù)研究.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境保護意識的深入，世界各國對發(fā)動機經(jīng)濟、排放性要求越來越高?，F(xiàn)代發(fā)動機產(chǎn)品必須滿足一系列嚴苛的需求，發(fā)動機電控系統(tǒng)的開發(fā)面臨著產(chǎn)品規(guī)模、復雜度劇增和市場激烈競爭的雙重壓力。為了降低開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期同時從產(chǎn)品質(zhì)量的全局安全性考慮，未來發(fā)動機電控系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。針對傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)基于模型的開發(fā)僅停留在構(gòu)件級建模描述的不足，本文提出了基于虛擬原型技術(shù)的電控系統(tǒng)開發(fā)方法，為系統(tǒng)開發(fā)者在不同的開發(fā)

2、階段和設(shè)計層級實施特定目的的建模抽象提供支持，使得對系統(tǒng)的開發(fā)活動始終圍繞統(tǒng)一、一致的EMS 虛擬原型模型進行。本文將開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和虛擬原型技術(shù)應用到某高壓共軌柴油機EMS的研究中，主要在下述幾個方面開展了具體的工作。
　　 ⑴探討了OSEK/VDX和AUTOSAR兩種主流的、面向汽車電控系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu)包含的基本思想、方法和實現(xiàn)技術(shù)等，在此基礎(chǔ)上提出將實時框架技術(shù)應用到電控系統(tǒng)開發(fā)中的設(shè)計方案，利用現(xiàn)有的實時框架的建立了

3、開放式EMS 體系結(jié)構(gòu)的分層模型。對三種開放式體系結(jié)構(gòu)模型進行了比較，表明本文建立的開放式EMS 體系結(jié)構(gòu)與AUTOSAR具有同等程度的開放性，為構(gòu)建EMS的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了值得借鑒的思路。對開放式EMS分層結(jié)構(gòu)模型中的底層軟、硬件基礎(chǔ)服務(wù)進行了詳細的配置設(shè)計和深入的測試驗證，著重探討了一個符合OSEK 規(guī)范的實時操作系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，為EMS 應用程序的運行提供了穩(wěn)定、可靠的底層支撐平臺。
　　 ⑵分析了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)

4、計方法的不足，根據(jù)開放式EMS 體系結(jié)構(gòu)的特點本文引入了實時系統(tǒng)的并發(fā)設(shè)計方法，同時結(jié)合原型樹的概念探討了開放式EMS 虛擬原型模型的構(gòu)成，此基礎(chǔ)上提出了支持增量式開發(fā)和并行設(shè)計的雙V模式開發(fā)過程，為EMS 虛擬原型的開發(fā)提供了統(tǒng)一、規(guī)范的方法學指導。進一步研究了虛擬原型技術(shù)在開放式EMS 開發(fā)中的主要關(guān)鍵技術(shù)的實施，包括建模技術(shù)、開發(fā)環(huán)境集成技術(shù)以及協(xié)同仿真技術(shù)等，建立了EMS 虛擬原型模型的開發(fā)支撐平臺和協(xié)同仿真及其操縱平臺，為電控

5、系統(tǒng)基于模型的開發(fā)探索了一條新的實用途徑。
　　 ⑶建立了某高壓共軌柴油機的實時仿真模型，并進行了深入的模型參數(shù)校準和模型的動靜態(tài)性能校驗，結(jié)果表明所建立的模型在兼顧仿真實時性的同時具有良好的仿真精度，可以滿足控制開發(fā)需求。在在廣泛查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上本文選取共軌柴油機EMS的核心部分功能構(gòu)建了本次開發(fā)的目標原型，主要包括柴油機運行工況監(jiān)視、燃油噴射壓力管理、起動油量管理、怠速油量管理、正常運行工況油量管理等子系統(tǒng)功能，進行了控

6、制策略/算法分析與設(shè)計、子系統(tǒng)架架構(gòu)設(shè)計、任務(wù)架構(gòu)設(shè)計和基于活動對象的詳細設(shè)計。將設(shè)計的EMS 虛擬原型模型與柴油機實時仿真模型聯(lián)合并組成一個閉環(huán)，通過協(xié)同仿真分別從不同的角度驗證了EMS 虛擬原型模型的正確性。
　　 ⑷采用滑模變結(jié)構(gòu)理論、自適應模糊邏輯設(shè)計了軌壓反饋控制算法，進行了穩(wěn)定性分析，仿真結(jié)果表明該控制算法具有較高的性能指標、良好的響應跟蹤特性和優(yōu)秀的抗干擾力。采用模糊-PID 控制對怠速反饋控制算法進行了設(shè)計，著重