柴油機(jī)電子控制器嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)電控技術(shù)的飛速發(fā)展,柴油機(jī)電控系統(tǒng)控制功能的不斷完備,導(dǎo)致了柴油機(jī)電控系統(tǒng)控制策略的不斷復(fù)雜化,控制代碼的存儲(chǔ)容量不斷增大,這樣隨之而來(lái)的將對(duì)整個(gè)柴油機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及控制軟件的開(kāi)發(fā)周期提出了更高的要求。從而開(kāi)展電控柴油機(jī)控制器實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)的研究以及基于模型的柴油機(jī)控制算法的開(kāi)發(fā)是比較有必要的。
　　 本文結(jié)合重大廠校合作項(xiàng)目“電控單體泵柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”、“高壓共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”,對(duì)柴油機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)時(shí)

2、軟件系統(tǒng)進(jìn)行了研究。研究?jī)?nèi)容主要包括柴油機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)時(shí)內(nèi)核的設(shè)計(jì)、底層軟件的設(shè)計(jì)、電控單體泵油量控制策略算法的研究、基于電控單體泵上層控制策略多任務(wù)劃分方法的研究以及電控單體泵上層控制策略的V模式開(kāi)發(fā)方案的研究等。
　　 1.本文在分析目前國(guó)外商業(yè)化以及目前具有源碼的嵌入式操作系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合電控單體泵和高壓共軌電控系統(tǒng)的工作原理,設(shè)計(jì)了電控柴油機(jī)實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度內(nèi)核--OS,并應(yīng)用于電控單體泵與高壓共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

3、中。該實(shí)時(shí)內(nèi)核具有基于優(yōu)先級(jí)的256個(gè)任務(wù)的管理與調(diào)度、任務(wù)通信(郵箱)、時(shí)間管理與內(nèi)存管理功能。此外,通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)內(nèi)核的重要性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化以及試驗(yàn)測(cè)試,以滿(mǎn)足柴油機(jī)電控系統(tǒng)的控制需求,同時(shí)對(duì)OS進(jìn)行了相應(yīng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)。
　　 2.結(jié)合電控單體泵及高壓共軌系統(tǒng)的工作原理,利用匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編程,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的底層軟件。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)初始化與斷電處理、輸入信號(hào)采集與處理、輸出信號(hào)處理以及相應(yīng)的故障容錯(cuò)和系統(tǒng)保護(hù)等功能模塊；

4、底層工作模式相位狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)為整個(gè)控制系統(tǒng)提供3種起動(dòng)模式和3種系統(tǒng)運(yùn)行模式,根據(jù)相位傳感器的信號(hào)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)不同工作模式的合理切換；此外,針對(duì)高壓驅(qū)動(dòng)硬件電路設(shè)計(jì)了過(guò)流保護(hù)、斷路檢測(cè)以及最大脈寬限制等軟件保護(hù)功能,有效保證了系統(tǒng)的安全可靠地運(yùn)行。
　　 3.對(duì)電控單體泵的油量控制策略算法進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了電控系統(tǒng)主工況狀態(tài)機(jī)、怠速油量控制算法、油門(mén)油量控制算法、油量限制控制算法、油量輸出以及瞬態(tài)工況油量控制算法等。
　　

5、 4.通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度內(nèi)核OS的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,建立了基于事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)的電控柴油機(jī)實(shí)時(shí)軟件調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)提出了實(shí)時(shí)系統(tǒng)下多任務(wù)劃分方法,并對(duì)電控單體泵上層控制策略算法進(jìn)行基于優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)劃分,同時(shí)給出基于資源優(yōu)化的任務(wù)分割方法以及系統(tǒng)軟件容錯(cuò)的設(shè)計(jì)方法。
　　 5.對(duì)電控單體泵上層控制策略算法引入了V模式開(kāi)發(fā)方式,采用MatJab/SimuIjnk軟件、TargetLink自動(dòng)代碼生成工具、電控單體泵硬件系統(tǒng)、電控單體泵硬件

6、在環(huán)仿真系統(tǒng)以及標(biāo)定工具構(gòu)建了整個(gè)電控單體泵上層控制算法的V模式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。對(duì)V模式的開(kāi)發(fā)流程、自動(dòng)代碼生成精度以及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　 6.文章的最后主要介紹電控單體泵系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)的油泵和發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:底層軟件功能實(shí)用有效,相應(yīng)的油量控制算法具有較好的控制效果,所開(kāi)發(fā)的電控單體泵實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性、確定性以及可靠性。相對(duì)于傳統(tǒng)的前后臺(tái)軟件系統(tǒng),實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性和控制時(shí)序