柴油机曲轴瞬时扭矩的仿真计算与试验验证

为监测多缸柴油机不同缸内的燃烧情况和活塞连杆组质量对柴油机曲轴输出扭矩的影响,采用Matlab/Simulink建立一个基于缸内压力的多缸柴油机瞬时扭矩的动态非线性模型;并在装有自行开发的应变片式非接触扭矩传感器的6-135柴油机上建立瞬时扭矩测量台架,对仿真模型进行验证.对6-135柴油机在额定工况和一缸失火工况下的缸内压力和曲轴瞬时扭矩进行测量,并与仿真计算结果进行比较,计算结果与试验结果较为一致.     

挖掘机混合动力系统控制器设计

以减小柴油机转速波动为目标,设计了挖掘机混合动力系统控制器.该控制器以液压泵需求扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC为输入参数,以柴油机转速、柴油机扭矩和电动机扭矩为输出参数.提出了基于模糊控制的柴油机油门开度控制方法.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能实现柴油机和电动机的协调控制;在整个工作过程中,柴油机的转速基本不变.     

船用柴油机均值模型建模及仿真研究

柴油机模型的研究是探究柴油机性能、实现虚拟仿真的基础,可缩短仿真计算时间、有效节约柴油机开发成本。本文以RK270柴油机为研究对象,使用GT-POWER软件建立稳态性能仿真模型,在此基础上,采用仿真精度高、计算速度快的平均值法,以C++语言建立柴油机平均值模型,并归纳通用的平均值模型建模标定校核流程;提出二元响应拟合的方法,解决了涡轮增压器特性参数处理困难的问题,并借助数学工具,获得了压气机主要工作区域内拟合精度较高的模型。完成模型开发后,分析了8组工况下的仿真结果,通过误差分析,验证了模型的准确性,丰富完善了柴油机建模理论和方法,可应用于实时控制模型的动态仿真或者实现与船舶动力系统的交互。     

VGT对柴油机排放性能影响的试验研究

将VGT60应用于YN4100QBZ柴油机上,建立了试验台架,确定了试验方法.利用VGT实时监控系统,进行了系统全面的试验.对各种负荷和转速工况下的大量试验数据进行了整理分析,并与原机的排放性能进行了对比,得出了稳态工况下VGT对于柴油机排放性能的影响特点和规律;通过自由加速试验研究了VGT对于自由加速烟度的影响,为实现电控VGT与柴油机在全工况范围内的优化匹配控制提供了基本数据和策略.     

挖掘机混合动力系统控制器设计

为了实现柴油机和电动机的动态协调控制,设计了挖掘机混合动力系统控制器.控制器由功率预处理模块、油门控制模块和工作模式识别模块构成.控制器的输入参数为液压泵扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC,输出参数为柴油机油门开度.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能根据载荷变换实时调整电动机的工作状态,在整个工作过程中,柴油机的工作转速基本不变.     

怠速和停机数据拟合的摩擦扭矩在线学习算法

针对发动机摩擦扭矩因为磨损、老化等发生缓慢变化的问题,发展了一种基于怠速和停机工况数据拟合的柴油机摩擦扭矩在线学习算法.建立了一种简化的摩擦扭矩模型;设计了怠速和停机工况摩擦扭矩观测算法,采用噪声抑制能力强的最速跟踪微分器优化了停机阶段的摩擦扭矩估计;利用怠速和停机观测的摩擦扭矩实现了摩擦扭矩模型的在线修正,并在柴油机电控单元(ECU)中成功实现.发动机台架试验结果表明,通过摩擦扭矩基础模型的在线学习,更新后的摩擦扭矩与倒拖试验数据基本吻合,摩擦扭矩估计偏差为2~7,N·m.     

基于Matlab/Simulink及RTW的柴油机稳态建模与仿真

研究基于Matlab/Simulink的非增压柴油机的非线性稳态模型的建模方法.采用充排法建立了一个四缸非增压柴油机模型,并利用4102非增压柴油机的实验数据进行模型校准.模型可用于柴油机控制仿真和预测柴油机的循环内参数变化.利用RTW(实时工作间)将模型转化为通用实时代码,加快了仿真速度.采用模块化建模方法,可以将模型推广到不同型号的柴油机,为非线性增压柴油机模型的开发打下良好的基础.     

基于RINSIM仿真平台的汽水分离再热器系统动态仿真

为了能够实时、准确、全工况地模拟汽水分离再热器系统的工作过程及热力特性,本文采用了RINSIM仿真平台建模方法建立了汽水分离再热器系统的实时动态仿真模型。在此基础上,对建立的模型进行典型稳态工况与动态工况数据分析。结果表明,该系统模型与实际系统特性相吻合,能够准确地反映出系统内部的动态响应特性,验证了模型的准确性与可靠性,满足仿真设计要求。     

基于热电联产机组动态特性的一次调频仿真研究

热电联产机组经常处于冷凝工况和供热工况下运行,在这两个工况下机组呈现出不同的动态特性。基于Matlab平台,采用模块化建模方法,建立了热电联产机组冷凝工况和供热工况一体化的仿真系统,仿真研究了机组的动态特性,给出了相应的传递函数,仿真结果和试验数据很好吻合。并以动态特性为基础,仿真研究了热电联产机组的一次调频特性。     

轮胎操稳非稳态特性建模的理论与方法

为合理表达非稳态工况下轮胎力学特性,基于当前工作点轮胎物理模型描述,提出了一种全新的轮胎非稳态特性建模方法,给出了模型求解流程,并展示了TMPT部分非稳态工况仿真结果.所提出的模型具有适用于任意非稳态工况、非恒定松弛长度、高速与低速特性统一表达的特点.     

多级跟踪微分带通滤波设计及柴油机转矩重构

针对同时带有高频和低频干扰的信号设计了一种多级跟踪微分带通滤波器,给出了跟踪信号和微分信号的计算方法;以船用16PC2-6柴油机的实测瞬时转速为例进行了仿真研究;在建立柴油机系统动力学模型的基础上,利用瞬时转速的跟踪信号和微分信号实现了柴油机指示转矩的预测.仿真结果表明：采用该多级跟踪微分器可以获得瞬时转速的高品质跟踪信号和微分信号,适用于柴油机的转矩重构.     

发动机与液力变矩器共同工作虚拟样机仿真

以全程调速柴油发动机与带闭锁离合器的三元件向心涡轮液力变矩器为研究对象,以实现动力传动系统虚拟样机建模仿真为目标,基于ADAMS建立了发动机、液力变矩器和闭锁离合器数学模型,并组装成共同工作虚拟样机,提供了模型实现方法.通过编写仿真剧本实现仿真过程控制,得出发动机与液力变矩器共同工作时的动态特性.仿真结果表明,所建立的虚拟样机模型可用于后续的动力传动系统总体虚拟样机建模仿真.     

液压挖掘机的功率匹配控制方法

 针对当前挖掘机功率控制中常用的转速感应控制方法响应速度慢的缺点,根据液压挖掘机动力系统中液压泵与柴油发动机的动力特性,提出了柴油发动机恒扭矩输入控制与转速感应控制相结合的复合控制方法,建立了基于Simulink 仿真平台的系统仿真模型,导入实际工况下的负载信号,对转速感应控制方法与复合控制方法进行仿真对比分析。仿真结果表明：复合控制方法比转速感应控制方法能更有效地稳定发动机的转速,减少发动机的最大掉速量,使液压泵能充分利用柴油发动机的输出功率,提高整机的效率。     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点，依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况，制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线，得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性，计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图，针对轻载下坡和重载爬坡工况，修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型，通过仿真计算，得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线，后者避免了不必要的换挡，保证了车辆的动力性能.     

废气涡轮增压器旁通阀开度优化研究

采用GT-Power仿真软件建立了小面径比(A/R)增压柴油机仿真模型;并通过发动机台架试验验证仿真模型计算结果的准确性和合理性。在此基础上对外特性各转速下旁通阀开度进行了标定和优化;并分析不同开度对柴油机性能的影响规律,以及高速工况下涡前压力和进气压力两者对柴油机性能的影响。结果表明匹配小涡轮时,通过优化旁通阀的开度可以使进气压力和涡前压力平衡;并提高中高速扭矩,改善经济性。高速时,涡前压力是影响柴油机性能的主要因素。     

基于Matlab/Simulink及RTW的柴油机瞬态建模与仿真

讨论基于Matlab/Simulink的非增压柴油机的非线性瞬态模型的建模方法.采用充排法建立了一个四缸非增压柴油机瞬态模型,进行了油门突变过程(负载固定)的仿真.利用实时工作间(RTW)将模型转化为通用实时代码,并利用外部模式(external)进行了仿真,加快了仿真的速度.模型不但可以用于ECU控制参数的在线标定,经简化后还可以用于复杂控制策略的开发.     

双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型研究

为提高靶场试验中修正组件的打击精度,获得更好的滚转控制效果,评估滚转控制算法和弹道修正策略的性能,建立具有实际指导意义的双旋弹丸弹道修正弹修正组件控制响应模型,提出了一种数值仿真与试验测试相结合的执行机构建模方法.该方法通过获取双旋执行机构在阶跃冲击下的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立电磁控制力矩动态响应模型;通过飞行试验进一步获得准确的气动力矩和隔转阻尼力矩模型,建立了双旋弹道修正组件固定鸭舵滚转控制响应模型.风洞环境下的控制试验结果表明:双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型能够以较高的精度评估组件动态控制响应特性,误差小于1.5%.试验验证了建模方法的可行性,也为后续弹道修正策略和控制算法研究提供了精确可靠的分析模型.      

EGR涡轮增压柴油机的进气未燃空气质量分数估计

为解决车用EGR涡轮增压柴油机进气未燃空气质量分数无法直接测量的问题,提出了一种估计未燃空气质量分数的方法.在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机动态模型的基础上,设计了EGR流量的高增益观测器,为进气歧管未燃空气质量分数的准确估计奠定基础;基于进排气歧管未燃空气质量分数的动态方程,设计了柴油机未燃空气质量分数的全维状态观测器,并基于李雅普诺夫稳定性理论,对设计的观测器进行了稳定性分析.分析结果表明,设计的观测器是一渐近稳定系统,可以用于对未燃空气质量分数进行估计.利用GT-Power仿真数据以及试验数据对设计的EGR流量观测器和未燃空气质量分数观测器进行验证.结果表明,设计的观测器能够对参数进行准确估计,估计误差在3%以内,满足柴油机控制系统的需求.