開放式發(fā)動機管理系統(tǒng)體系結構及其虛擬原型技術研究.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)動機經濟、排放性要求越來越高?，F(xiàn)代發(fā)動機產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)周期同時從產品質量的全局安全性考慮，未來發(fā)動機電控系統(tǒng)采用開放式體系結構是技術發(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)僅停留在構件級建模描述的不足，本文提出了基于虛擬原型技術的電控系統(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)結構和虛擬原型技術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)的開放式體系結構包含的基本思想、方法和實現(xiàn)技術等，在此基礎上提出將實時框架技術應用到電控系統(tǒng)開發(fā)中的設計方案，利用現(xiàn)有的實時框架的建立了

3、開放式EMS 體系結構的分層模型。對三種開放式體系結構模型進行了比較，表明本文建立的開放式EMS 體系結構與AUTOSAR具有同等程度的開放性，為構建EMS的開放式系統(tǒng)結構提供了值得借鑒的思路。對開放式EMS分層結構模型中的底層軟、硬件基礎服務進行了詳細的配置設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)的結構化分析與設

4、計方法的不足，根據(jù)開放式EMS 體系結構的特點本文引入了實時系統(tǒng)的并發(fā)設計方法，同時結合原型樹的概念探討了開放式EMS 虛擬原型模型的構成，此基礎上提出了支持增量式開發(fā)和并行設計的雙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在開放式EMS 開發(fā)中的主要關鍵技術的實施，包括建模技術、開發(fā)環(huán)境集成技術以及協(xié)同仿真技術等，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。在在廣泛查閱相關文獻的基礎上本文選取共軌柴油機EMS的核心部分功能構建了本次開發(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/算法分析與設計、子系統(tǒng)架架構設計、任務架構設計和基于活動對象的詳細設計。將設計的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采用滑模變結構理論、自適應模糊邏輯設計了軌壓反饋控制算法，進行了穩(wěn)定性分析，仿真結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計，著重