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摘要 发动机是车辆的一个动力源,建立有无效的它的模型会影响到发动机的整个动力系统。根据实验数据的稳态建模法简单且不需要复杂的运算,但是不容易反映发动机的瞬态特性。动态模型能较好得反映发动机动态特性,可是模型理论表达复杂,计算速度相对缓慢,建模需要的许多参数难以测得。同时理论模型建立在很多假设的基础上通常很难保证模型精度。本课题从 S195 柴油机的发动机主要参数作为实例，及在 MATLAB 软件中完成建立了各种主要模型如： 节气门体的计算模型，即节气门体的质量流动随节气门角度变化的关系，进气总管的计算模型，进气量的计算模型，基于发动机的万有特性建立发动机的转矩计算模型，发动机曲轴的加速度计算模型，最后结果是能够在 MATLAB中对S195柴油机发动机的动态特性做仿真研究了负载和节气门开度对发动机速度的影响。41694
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毕业论文关键词 发动机，动态响应，模型，仿真
Title: Modeling and simulation of oriented control of an engine dynamic response characteristic
Abstract Engine is one of the main power source of the power vehicle, and the establishment of the model can directly affect the whole power system. The steady state modeling method based on the experimental data is simple and does not require complex operation, but it is not easy to reflect the transient characteristics of the engine. Dynamic model can better reflect the dynamic characteristics of the engine, but the model theory is complex, the calculation speed is relatively slow, and many parameters of the model are difficult to be measured. At the same time, the theoretical model is based on the assumption that the accuracy of the model is usually hard to be guaranteed. This topic from the S195 diesel engine main parameters as an example, and in MATLAB complete established various models such as calculation model of throttle body, throttle body mass flow with the throttle angle relationship, calculation model of the intake manifold, volume calculation model, based on the engine universal effects build engine torque calculation model, engine crankshaft acceleration calculation model, the final result is in MATLAB were of S195 diesel engine dynamic characteristics simulation of the load and throttle opening's influence on the speed of the engine.
Keywords: engine, dynamic response, model, simulation
目次
1绪论2
1.1课题背景.2
1.2课题发展历史.4
1.3课题研究现状5
2建立计算建模7
2.1发动机原始数据.7
2.2建立节气门体的模型即节气门质量流动随节气门角度变化的关系.7
2.3建立进气总管的计算模型，进而建立进气量的计算模型.8
2.4基于发动机的万有特效建立发动机的转矩计算模型.10
2.5建立发动机曲轴的加速度计算模型.10
3做仿真研究.11
3.1在MATLAB中建立发动机面向控制的发动机动态响应特性的模型.11
3.1.1节气门角度.11
3.1.2进气歧管.12
3.1.3节气门/歧管13
3.1.4压缩模型.14
3.1.5燃烧.15
3.1.6发动机转速.15
3.1.7发动机单位RAD/S到RPM的转换16
3.2利用上述模型对该型发动机的动态特性做仿真研究17
3.2.1仿真研究已建立好的模型.17
3.2.2调整节气门开度.18
3.2.3调整负载.19
3.2.4仿真的输入图.22
3.2.5仿真的输出图.23
3.2.6仿真结果的分析.23
结论24
致谢25
参考文献.26
1 绪论 1.1 课题背景 面向控制的模型主要是面向控制器的开发。50 年代末面向控制最早开发，那时候的研究只考虑分析到发动机的变速器的稳定性。当时的研究者都只能选用了一些理论去处理发动机调速问题。这些简单的模型能科学地选择发动机的变速器。一直到 70 年代时采样控制和数字控制有不断的发展，也有人应用了离散控制理论作为发动机控制的方法，公开展示出来发动机里面的离散动力过程，而且对模型进行了很有效地简化。因为有微电子技术的发展，在 80年代出现直接数字控制(direct digital control)，不就是发动机里的过程是失散，还选用了数字控制器(变速器)。那时候的电控发动机用离散模型的直接数字控制只能用在简单的调速控制上， 模型只能用于恒转速的条件下， 就是发动机的速度和负载只能工作在很小的范围内。 1987年第 10 届IFAC 世界大会上展现了基于角度的采样系统模型，这种系统需要发动机的转角作为间隔。目前还没有一个模型既能反映发动机内的离散本质又能工作在大范围内，这里是面向控制建模能解决的问题[1]。 各种燃料发动机都有类似的物理基本原理， 就是化学能量能通过中间的转换变成机械能量，所以建立每一个发动机的模型显然会有很多的相同的地方。要跟着发动机的控制要求，发动机的控制方法已经发展到模型多变量的方法。对控制策略的开发，建立模型有很大的作用。 基于模型的控制方法是把数学模型用于发动机控制系统的分析和设计中。对面向控制的发动机模型该选用比较简单的模型结构。因为发动机的建模方法不同，所以可以把面向控制的发动机模型分别为解析模型和非解析模型两大类：