燃气发动机空燃比控制系统研究与开发.pdf

分类号: U464 单位代码:10433
密级: 学号:Y0502063


山东理工大学
硕士学位论文
燃气发动机空燃比控制系统研究与开发
RESEARCH AND DEVELOPMENT ON AIR-FUEL RATIO
CONTROL SYSTEM OF GAS ENGINE






研究生: 李光举
指导教师: 高松教授
申请学位门类级别: 工学硕士
学科专业名称: 载运工具运用工程
研究方向: 内燃机性能优化与控制
论文完成日期: 2008 年 4 月 30 日
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发
表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书
而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明
确的说明并表示了谢意。


研究生签名: 时间: 年月日


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研究生签名: 时间: 年月日

导师签名: 时间: 年月日
山东理工大学硕士学位论文摘要

摘要

本文首先分析了燃气发动机及其空燃比控制技术的发展背景和意义,介绍了燃气
发动机及其空燃比控制技术的发展现状,针对燃气发动机空燃比控制方面存在的问
题,提出了本文的主要研究内容。
论文研究了 8300 型气体发动机及煤层气的特点,提出了基于 CMAC 神经网络和
PID 并行控制的燃气发动机空燃比控制系统的总体设计方案,并通过 Simulink 仿真
分析,证明了该方案的可行性。
文中详细介绍了硬件的设计方案及其工作原理,包括可编程控制器(PLC)及其
扩展模块的选型、传感器的选择、步进电机及驱动器的选择、信号采集与处理电路、
步进电机驱动电路、键盘电路、报警电路、显示电路及电源电路等;同时详细介绍了
软件的设计及实现方法,包括主程序、初始化子程序、数据采集模块、高速计数器(HSC)
子程序、脉冲串(PTO)子程序、显示模块、报警模块、按键操作模块及空燃比控制
模块等。在系统的研究开发过程中,考虑到外界干扰因素的影响,在硬件和软件的设
计中采取了有效的抗干扰措施。
最后对设计好的控制系统进行了调试,包括系统的硬件调试、软件调试及现场联
机调试。该系统实现了燃气发动机空燃比的自动控制,同时能够监视发动机的运行状
况,在机器出现故障时能及时报警。调试结果表明所开发的空燃比控制系统达到了预
期的目标。

关键词:燃气发动机;空燃比控制;小脑模型神经网络(CMAC);并行控制
I
山东理工大学硕士学位论文 Abstract

Abstract

In this thesis, the developing background, the significance and the research actualities
of gas engine and the technology of air-fuel ratio control are introduced firstly. And then,
aimed at the existent problems of air-fuel ratio control of gas engine, the main contents of
the article are put forward.
Researched on the characteristics of 8300-type gas engine and coal bed methane, the
general plan of the system based on CMAC and PID parallel control is brought forward,
which is proved to be feasible through simulation and analysis.
The design project and the principle of the hardwares are illustrated in detail, in