基于fpga的发动机测控系统的研究与实现

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的发动机测控系统的研究与实现研究生：占晓晨指导教师：暨仲明高级工程师2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchandImplementationonMeasuringandControllingSystemofEngineBasedonFPGACandidate：ZhanXiaochenSupervisor：seniorengineerJiZhongmingDecember，

2、2012杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发

3、表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要发动机是汽车工作的动力之源，是汽车组件中的关键性部件。发动机性能试验是检测发动机各项性能的主要手段，它为发动机的研究与改进提供最基础、最直观的数据，是新型发动机的研制的一个不可或缺的重要环节。发动机测控系统是发动机性能检测试验的主要设备，在发动机

4、的设计生产中有着不可替代的作用。随着发动机技术的不断发展，对发动机测控系统的准确性、实时性以及稳定性都提出了进一步的要求。针对上述要求，本文提出了采用模糊PID控制方法，以FPGA为核心控制器的自动测控系统。首先，本文对发动机试验测试技术的用途、意义以及国内外的研究现状进行了分析；简要介绍了发动机试验台装置的组成部件及其主要功能和测试项目；根据系统测控参数的要求，完成了测控系统的整体结构设计。其次，本文研究了PID控制和模糊控制的原理，在结合两者的基础上，深入讨论了基于模糊PID算法的系统控制器的设计，最后通过MATLAB仿真验证了模糊PID

5、控制器优越的动态和稳态控制性能。最后，基于FPGA芯片对发动机测控系统进行软、硬件设计。该测控系统以CycloneII系列EP2C35F672C6ES为控制核心，实现了模糊PID智能控制器和PWM调制器的设计，构建成为高效灵活的实时数据采集控制系统。在硬件方面，在给出了FPGA外围电路、驱动电路与AD转换电路之外，主要设计了测控系统温度、压力、扭矩和转速等参数的测量电路，并完成后续调理及放大电路的设计，对各参数的测量达到了测试的要求。在软件方面，基于FPGA的设计流程，嵌入NiosII软核处理器，并完成了各功能子模块的实现。同时，考虑到实际应

6、用环境的多变性和恶劣性，实施了一系列的软硬件举措提高系统的抗干扰能力。结果表明，这种新型的发动机测控系统灵活性很强，并且提供一定的可扩展空间，对发动机测试系统的研究和结构设计具有一定的理论参考和实际应用价值。关键词：发动机试验台，电涡流测功机，FPGA，模糊PID控制I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTEngineisthesourceandkeycomponentsofautomobile.Enginetestisamajormeanstodetectthefunctionsofengines.Itprovidesthemostf

7、undamentandintuitivedatafortheresearchandimprovementofengines.Itisanindispensablekeylinkintheresearchofnewtypesofengine.Theenginetestsystemasthemainequipmentofenginetestsisessentialforthedesignandmanufactureofengines.Withthedevelopmentofenginetechnology,theacquisitionofthea

8、ccuracy,stabilityandreal-timeperformanceoftheenginetestsystembecomesmoreandmoreimp