基于嵌入式技术的斯特林发动机燃油电控系统设计与仿真

作     者：赵凯宾 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建新

授予年度：2012年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：斯特林发动机 燃油系统 uCOSⅡ LabVIEW 键合图仿真 

摘      要：斯特林发动机(Stirling Engine)是一种外部供热(或燃烧)的活塞式发动机。其对能源适应广泛、运行噪音低、污染排放低，具有优异的环境特性。由于其采用外部燃烧方式，不受燃料限制，随着能源危机的日益严峻和人们对环境问题的不断关注，斯特林发动机的研究越来越受到人们的重视，其无论是从技术储备，还是从经济前景考虑都具有重要意义。 本文研究主要内容为斯特林发动机燃油电控系统设计与仿真。燃油供给系统是斯特林发动机燃烧系统的主要组成部分，其需要能够根据供气的要求，稳定、精确、可靠地控制燃油的供给量。与传统的齿条拉杆方式的机械式控制不同，本文内容基于油泵转速调节控制方式，介绍了系统的结构、原理及部分控制驱动电路的设计;在分析比较了电控单元嵌入式程序设计方式后，引入了uCOS嵌入式实时操作系统作为控制单元的内核，分模块编制了各个应用程序，在确保实现既定控制目标的同时又具有一定的在线故障诊断和失效安全处理能力;利用虚拟仪器开发环境LabVIEW设计了上位机系统，上位机实现了虚拟仪表显示、远程控制、数据保存和回显等功能，上下位机之间的通讯协议参考了PPP协议;对该系统进行了台架实验验证，结果显示，系统稳态控制稳定，动态响应速度快，满足各项指标要求;最后，以键合图理论为基础，初步建立了该燃油系统的键合模型、推导了系统状态方程、并使用Simulink软件对模型进行仿真，通过对仿真和实验结果的对比，验证了模型的有效性。